11 схем простейших радиоприемных устройств

Шаг 2. Создание принципиальной электрической схемы радиоприемника

Создание принципиальной схемы радиоприемника в САПР Diptrace начинается с размещения компонентов в схемотехническом редакторе.

После расстановки компонентов в схемотехническом редакторе необходимо создать между ними электрические связи.

Законченная принципиальная электрическая схема радиоприемника представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Принципиальная электрическая схема самодельного радиоприемника, выполненная в Diptrace

Прежде чем переходить к следующему шагу – проектированию печатной платы, следует проверить схему на наличие ошибок. Для этого запустим утилиту проверки ошибок DRC. Результаты проверки принципиальной электрической схемы радиоприемника представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Проверка проекта Diptrace утилитой ERC на предмет ошибок

Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 2)

К основным недостаткам схемы можно отнести следующие:Во-первых, для хорошего регулятора громкости требуются хорошие реле. Насколько они будут качественные, настолько будет заметно влияние регулятора на звук. Соответственно, применение высококачественных реле отразится и на стоимости регулятора.

Во-вторых, нестандартные значения номиналов резисторов. Для обеспечения плавности регулировки необходимо тщательно подбирать номиналы, указанные на схеме. Как вариант, соединять резисторы последовательно/параллельно, что, однако, может отрицательно сказаться на звуке.

В-третьих, (недостаток не схемы, а публикации) отсутствие принципиальной схемы блока управления реле для некоторых делает проблематичным повторение конструкции.

В-четвёртых,нет возможности ввести тонкомпенсацию.

Ну и остался не прояснённым вопрос, который не даёт покоя многим и активно обсуждается на различных форумах: будут ли щелчки при регулировании?

Попробуем разобраться с недостатками, не затронув достоинств схемы.

И начнём с главного – будут ли слышны щелчки при регулировании громкости???

Обратите внимание

Сам автор в своей конструкции применил двухстабильные реле с одинаковым временем срабатывания и отпускания. В этом случае никаких щелчков не будет!

Но, если на берегах туманного Альбиона (а именно там родилась рассматриваемая схема) найти такие реле – не проблема, то в родном отечестве поиски могут оказаться безуспешными. Остаётся бедным российским радиолюбителям довольствоваться родными РЭСами или китайским ширпотребом.

Широко распространённые реле, кроме того, что не являются двухстабильными, имеют ещё и время срабатывания в разы, если не на порядок больше времени отпускания.

При использовании таких реле в оригинальной схеме щелчки, увы, гарантированы!

Но, не всё так плохо, как кажется на первый взгляд!

увеличение по клику

Собственно, всё! При переключении никаких посторонних звуков не будет.

Дальше пойдём по-порядку.

Основной вклад в звучание регулятора вносят, конечно же, контакты реле. Поэтому желательно найти реле с контактами большой площади и хорошим покрытием.

Не буду давать конкретных рекомендаций, понимаю, что возможности радиолюбителей сильно зависят от удалённости от МКАДа, объёма кошелька (часто тесно связано с первой причиной), доступности радиорынка ну и индивидуальных аудиофильских загонов.

Важно

Так что пусть каждый выбирает в меру своих возможностей и аудиофильской испорченности.

На многих форумах обсуждалось влияние тока через катушку реле на сигнал. Кроме умозрительных и порой весьма далёких от реальности выводов каких-либо конкретных результатов получено не было.

Так что, особо пытливым натурам можно посоветовать пропустить синус через свободно-замкнутые контакты реле и через контакты, замкнутые под напряжением. Как говорится, найди десять отличий.

О результатах убедительная просьба отписаться.

Попробуем разобраться с нестандартными значениями номиналов резисторов.

Написав в статье, что звенья регулятора не зависят друг от друга, автор немного слукавил.

При работе они, может, и не зависят, а вот номиналы элементов напрямую зависят от сопротивления нагрузки!!! Для получения расчётного затухания фактор согласования регулятора громкости с нагрузкой является обязательным, иначе на очередном шаге вместо ослабления сигнала можно получить его рост.

При трудностях с приобретением резисторов указанных номиналов можно только посоветовать радиолюбителям попробовать отобрать резисторы с помощью тестера и использовать последовательное/параллельное соединение резисторов стандартных номиналов.

Для расчёта элементов регулятора под другое значение сопротивления нагрузки или подбора сопротивления нагрузки под имеющиеся номиналы резисторов можно использовать таблицу :таблица (файл Excel в архиве 25kB). Добрались до самого «объёмного» пункта – схемы управления регулятором.

Но об этом в следующей части…

Как настроить радиоприемник?

После того, как новый радиоприемник занял свое постоянное место, требуется его минимальная настройка:

Устройство подключается к сети электропитания или к аккумулятору.
Нажимается клавиша «ON» или «Вкл».
Дальше ответ на вопрос, как настроить радио, зависит от типа приемника. Аналоговые модели настраиваются вручную путем поворота колеса, в цифровых этот шаг автоматически выполняет процессор.
Пользователю остается лишь выбрать нужную станцию или переключить на желаемую, при необходимости.
Далее в разных моделях можно регулировать звук, настраивать время и дату, другие имеющиеся опции.

Особенности эфирного радиовещания

Само вещание в радиоэфире происходит при помощи специальных радиопередатчиков различной мощности.

Радиопередатчики передают информацию на определённой частоте электромагнитного излучения. Такой радиопередатчик и сопутствующее к нему оборудование (каналы питания и связи, антенны, вышки либо мачты, студии) называют радиостанцией.

Сама частота является основополагающим фактором любой такой радиостанции. Первоначально, в эпоху возникновения радио (первые десятилетия), чтобы обозначить такие колебания применялась длина волны. Соответственно на шкалах всех приёмников были проградуированы метры. В нынешнее время тут изображается частота (кГц, МГц и ГГц).

Звук в эфирном радиовещании модулируется при помощи несущей частоты передатчика.

Выполняется это следующими способами модуляции:

Частотная (ЧМ). С её помощью выполняется высокочастотное радиовещание в диапазоне частот от 66 до 108 МГц.
Амплитудная (АМ). Она применяется в других диапазонах, где волны более длинные. Сюда относится радиовещание на средних волнах СВ, КВ, ДВ, а также цифровое вещание DRM.

В ультракоротком диапазоне УКВ помимо звуковых данных могут передаваться ещё буквы и цифры.

История

После Октябрьской революции появились первые радиотрансляторы, но встретить их можно было только в крупных городах. Старые советские трансляторы были похожи на черные квадратные коробки, и устанавливались они на центральных улицах. Чтобы узнать актуальные новости, горожанам приходилось собираться в определенное время на городских улицах и слушать сообщения диктора. Радиотрансляции в те времена были лимитированными и выходили в эфир только в установленные часы вещания, но газеты дублировали информацию, и ознакомиться с ней можно было в печатном виде. Позже, примерно через 25-30 лет, радиоприемники СССР изменили свой внешний вид и стали привычным атрибутом жизни для многих людей.

После Великой Отечественной войны в продаже стали появляться первые радиолы – приборы, с помощью которых можно было не только слушать радио, но и воспроизводить мелодии с грампластинок. Пионерами в этом направлении стали приемник «Искра» и его аналог – «Звезда». Радиолы были популярны у населения, а модельный ряд этих товаров стал быстро расширяться.

Ламповый регенеративный коротковолновой приёмник

Ламповые радиоприёмники, схема которых довольно проста, изготавливаются для приёма сигналов любительских станций на небольших расстояниях — на диапазоны от УКВ (ультракоротковолнового) до ДВ (длинноволнового). На этой схеме работают пальчиковые батарейные лампы. Они лучше всего генерируют на УКВ. А сопротивление анодной нагрузки снимает низкая частота. Все детали приведены на схеме, самодельными можно считать только катушки и дроссель. Если вы хотите принимать телевизионный сигналы, то катушка L2 (EBF11) составляется из 7 витков диаметром 15 мм и провода на 1,5 мм. Для любительского приемника подойдет 5 витков.

Какие факторы важны при покупке цифрового радиоприемника?

Перед приобретением, прежде всего, следует убедиться в том, что продукция уверенно ловит сигнал – это позволяет минимизировать помехи, сделать вещание четким и максимально громким. Наиболее удобными на сегодняшний день являются портативные конструкции, которые способны работать как от батареек или аккумуляторов, так и от сети. Такими приборами можно пользоваться, например, на даче или на природе, где не всегда имеется доступ к электричеству.

Обязательно нужно проверить, с каким диапазоном волн способен работать данный гаджет. Большинство моделей поддерживают сетку вещания, начиная от 80 МГц и выше. Однако если планируется брать с собой приемник на природу, либо в места, где отсутствует полноценное цифровое вещание, то лучше отдать предпочтение более мощным конструкциям, которые могут работать с частотами от 64 МГц.

Желательно, чтобы приемник был оборудован модулем DAB, который обеспечивает стабильную работу не только с цифровой сеткой, но и с радиостанциями, вещающими через интернет

Вполне естественно, что придется обращать внимание и на мощность динамика. Большинство радиоприемников оборудованы всего одним динамиком, который отвечает за воспроизведение всех частот – низких, средних и высоких. Тем не менее, встречаются модели, усиленные минисабвуфером или же имеющие несколько динамиков, при помощи которых звук воспроизводится в стереоформате

Тем не менее, встречаются модели, усиленные минисабвуфером или же имеющие несколько динамиков, при помощи которых звук воспроизводится в стереоформате.

Практически все приемники имеют разъемы для подключения внешних устройств. Сегодня вряд ли удастся встретить конструкцию, не оснащенную портом USB. Через него можно подключить обыкновенную флешку с музыкой и пользоваться радиоприемником в качестве плеера или компактного музыкального центра. Есть еще и разъем для наушников, однако его многие используют для подключения аудиосистемы или простых колонок.

При выборе моделей для включения в наш обзор лучших цифровых радиоприемников 2020 года мы учитывали все приведенные выше моменты

Кроме того, было принято во внимание соотношение цены и качества продукции. Мы постарались включить в наш обзор продукцию, характеризующуюся не самой высокой стоимостью, чтобы большинству наших читателей она оказалась по средствам. Итак, самое время теперь приступить к анализу полезных качеств вошедших в рейтинг моделей

Итак, самое время теперь приступить к анализу полезных качеств вошедших в рейтинг моделей.

Купить новый или бывший в употреблении радиоприемник?

Здесь все просто. Если нужна гарантия и вы ничего не смыслите в радиоэлектронике – нужно брать новый радиоприемник. Если вы готовы рискнуть и при этом получить за те же деньги более достойный приемник – смотрите предложения на вторичном рынке.

Стоит отметить, что старые импортные радиоприемники делались из деталей куда более качественных, чем отечественное бытовое радио. С другой стороны, советские радиоприемники проще ремонтировать.

Отдельно можно отметить систему классификации советской радиоаппаратуры. Если глубоко не вдаваться в правила, то чем выше класс, тем лучше “производительность” радиоприемника (чувствительность, избирательность, стабильность частоты и т.д.). Номер модели состоял из трех цифр. Так вот, первая цифра обозначает класс аппаратуры: 0 – высший класс (Hi-Fi), 1 – первый класс и т.д. Так, например, стереофонический радиоприемник Ленинград-006 имеет высший класс, а Океан-205 имеет второй класс.

Способ преобразования частоты

А теперь нужно рассмотреть упомянутый выше способ преобразования частоты в радиоприемниках.

Допустим, есть два вида колебаний, частоты у них различные. При сложении этих колебаний появляется биение.

Сигнал при сложении то увеличивается по амплитуде, то уменьшается.

Если обратить внимание на график, который характеризует это явление, то можно увидеть совершенно другой период. И это период совершения биений

Причем этот период намного больше, чем аналогичная характеристика любого из колебаний, которые складывались

И это период совершения биений. Причем этот период намного больше, чем аналогичная характеристика любого из колебаний, которые складывались.

Соответственно, с частотами все наоборот – у суммы колебаний она меньше.

Частоту биений вычислить достаточно просто. Она равна разности частот колебаний, которые складывались. Причем с увеличением разности повышается частота биений. Отсюда следует, что при выборе относительно большой разницы слагаемых частот получаются высокочастотные биения. Например, есть два колебания – 300 метров (это 1 МГц) и 205 метров (это 1, 46 МГц). При сложении окажется, что частота биения будет 460 кГц или 652 метра.

Литература

Палшков В. В. Радиоприёмные устройства. М.: Радио и связь, 1984.
Айсберг Е. Д. Радио?.. Это очень просто! Перевод с французского М. В. Комаровой и Ю. Л. Смирнова под общей редакцией А. Я. Брейтбарта. 2-е издание, переработанное и дополненное — М.-Л., Энергия, 1967 — (МРБ : Массовая радиобиблиотека; Вып. 622)
Борисов В. Г. Юный радиолюбитель / В. Г. Борисов. — 8-е изд., перераб. и доп. — М. : Радио и связь, 1992. — 409, с. — (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1160). ISBN 5-256-00487-5
Поляков В. Т. Техника радиоприёма: простые приёмники АМ сигналов. — М.:ДМК Пресс, 2001, ISBN 5-94074-056-1
Радиоприёмники // Товарный словарь / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1959. — Т. VII. — Стб. 637—667
Белов И. Ф., Дрызго Е. В. Справочник по транзисторным радиоприемникам. — М., Советское радио, 1970 г. — 520 с.

Цифровые радиоприёмники

В настоящее время большинство аналоговых элементов тракта промежуточной частоты могут быть реализованы в цифровой технологии, это решение называется SDR — Software Defined Radio. Это связано с тем, что все больше и больше операций, таких как фильтрация сигналов и преобразование частоты, которые до сих пор были областью аналоговой электроники, выполняются с использованием цифровых фильтров и процессоров. Также бывает что сигналы промежуточной частоты преобразуются в цифровую форму в схемах аналого-цифрового преобразователя и только затем демодулируются в процессоре DSP.

В этом случае выбор аналого-цифрового преобразователя в основном определяется типом архитектуры приемника. На это влияют селективность фильтров, динамический диапазон усилителей, а также ширина полосы и тип используемой модуляции.

Уровень сигнала, подаваемого на аналого-цифровой преобразователь, требует использования соответствующего разрешения. Например, в случае приемника с двойным преобразованием, предназначенного для приложения стандарта IEEE 802.16 для обработки радиочастотных сигналов используются 12-битные преобразователи. В случае использования одиночного преобразования, когда промежуточная частота выше, используются преобразователи с более высоким 14-битным разрешением. Это связано с меньшей избирательностью приемников этого типа.

В принципе сейчас идёт повсеместная тенденция к миниатюризации, что и влияет на конструкцию приемников. Интеграция все большего числа функций в единую микросхему влияет на свойства готового устройства, которые важны с точки зрения пользователя (низкая стоимость, низкое энергопотребление, небольшие размеры). Но независимо от уровня интеграции, основные элементы архитектуры приемника и основные этапы обработки принятого сигнала остаются неизменными.

Простой двухтранзисторный радиоприемник прямого усиления

Простой приемник прямого усиления показан на рис. 1 [МК 10/83-11]. Он содержит перестраиваемый входной колебательный контур — магнитную антенну и двухкаскадный усилитель НЧ.

Первый каскад усилителя одновременно является детектором ВЧ модулированного сигнала. Как и многие ему подобные простые приемники прямого усиления, этот приемник способен принимать сигналы мощных, не столь удаленных радиостанций.

Катушка индуктивности намотана на ферритовом стержне длиной 40 и диаметром 10 мм. Она содержит 80 витков провода ПЭВ-0,25 мм с отводом от 6-го витка снизу (по схеме).

Рис. 1. Схема простого радиоприемника на двух транзисторах.

Сколько будет стоить

Как правило, радиоприемники для занятий под номером 1 влезают в ценовой коридор до 3000 рублей. Для цели номер 2 ценовой коридор составляет уже 3000-6000 рублей. Радиоприемники для цели под номером 3 расположены в ценовой нише 6000-10000 рублей. Для занятий под номером 4 радиоприемники располагаются в самом широком ценовом коридоре, 3000-30000 рублей. Свыше 30 тыс. рублей продаются радиолюбительские и профессиональные радиоприемники с “наворотами” и большинству читателей просто не требуются.

Разница в цене у радиоприемников не всегда означает разницу в производительности и качестве. На завышенную цену влияет марка, дизайн, реклама, редкость, изготовитель и т.д. Например, радиоприемники GRUNDIG, изготовленные в Европе, ценятся на вторичном рынке больше, чем изготовленные в Китае. Но цена никогда напрямую не зависит от производительности приемника.

Сверхрегенеративный радиоприемник на FM диапазон

Сверхрегенеративный радиоприемник обладает высокой чувствительностью (до ед. мкВ) при достаточной простоте. На рис. 4 приведен фрагмент схемы сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова (без УНЧ, который может быть выполнен по одной из приводимых ранее схем — Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах) [Рл 3/99-19].

Рис. 4. Схема сверхрегенеративного радиоприемника Е. Солодовникова.

Высокая чувствительность приемника обусловлена наличием глубокой положительной обратной связи, благодаря которой коэффициент усиления каскада после включения радиоприемника довольно быстро возрастает до бесконечности, схема переходит в режим генерации.

Для того чтобы самовозбуждение не происходило, а схема могла работать как высокочувствительный усилитель высокой частоты, используют очень оригинальный прием. Как только коэффициент усиления каскада усиления возрастет выше некоторого заданного уровня, его резко снижают до минимума.

График изменения коэффициента усиления от времени напоминает пилу. Именно по этому закону изменяют коэффициент усиления усилителя. Усредненный же коэффициент усиления может доходить до миллиона. Управлять коэффициентом усиления можно при помощи специального дополнительного генератора пилообразных импульсов.

На практике поступают проще: в качестве такого генератора используется по двойному назначению сам высокочастотный усилитель. Генерация пилообразных импульсов происходит на неслышимой ухом ультразвуковой частоте, обычно десятки кГц. Для того чтобы ультразвуковые колебания не проникали на вход последующего каскада УНЧ, используют простейшие фильтры, выделяющие сигналы звуковых частот (R6C7, рис. 4).

Сверхрегенеративные приемники обычно используют для приема высокочастотных (свыше 10 МГц) сигналов с амплитудной модуляцией. Прием сигналов с частотной модуляцией возможен за счет преобразования частотной модуляции в амплитудную и последующего детектирования эмиттерным переходом транзистора полученного таким образом амплитудно-модулированного сигнала.

Преобразование частотной модуляции в амплитудную происходит в случае, если приемник, предназначенный для приема амплитудно-модулированных сигналов, настроить неточно на частоту приема частотно-модулированного сигнала.

При такой настройке изменение частоты принимаемого сигнала постоянной амплитуды вызовет изменение амплитуды сигнала, снимаемого с колебательного контура: при приближении частоты принимаемого сигнала к частоте резонанса колебательного контура амплитуда выходного сигнала растет, при удалении от резонансной — снижается.

Наряду с неоспоримыми достоинствами, схема «сверхрегенератора» обладает массой недостатков. Это — невысокая избирательность, повышенный уровень шумов, зависимость порога генерации от частоты приема, от напряжения питания и т.д.

При приеме радиовещательных ЧМ-сигналов в диапазоне FM — 100…108 МГц или сигналов звукового сопровождения телевидения, катушка L1 представляет собой полувиток диаметром 30 мм с линейной частью 20 мм. Диаметр провода — 1 мм. L2 имеет 2…3 витка диаметром 15 мм из провода диаметром 0,7 мм, расположенных внутри полувитка.

Для диапазона 66…74 МГц катушка L1 содержит 5 витков диаметром 5 мм из провода 0,7 мм с шагом 1…2 мм. L2 имеет 2…3 витка такого же провода. Обе катушки не имеют каркасов и расположены параллельно друг другу. Антенна выполнена из отрезка монтажного провода длиной 50… 100 см. Настройку устройства осуществляют потенциометром R2.

Восприятие сигнала устройством

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

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

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

Промежуточная частота

Для получения фиксированной ПЧ при работе на любой частоте, которая находится в рабочем диапазоне приемника, необходимо сдвигать колебания гетеродина. Как правило, в супергетеродинных радиоприемниках используется ПЧ, равная 460 кГц. Намного реже используется 110 кГц. Эта частота показывает, на какое значение отличаются диапазоны гетеродина и входного контура.

При помощи резонансного усиления происходит увеличение чувствительности и избирательности устройства. И благодаря использованию преобразования приходящего колебания удается улучшить показатель избирательности. Очень часто две радиостанции, работающие относительно близко (по частоте), мешают друг другу. Такие свойства нужно учитывать, если планируете собрать самодельный супергетеродинный приемник.

Принцип работы цифрового радио

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

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

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

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

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

Как выбрать?

Прежде чем приобрести радиоприемник, необходимо подумать, для чего он понадобится. Например, для дачи или на кухню лучше всего покупать переносную модель, которая не займет много места. Можно приобрести карманные устройства.

В том случае, если требуется, чтобы устройство имело чистый и мощный звук, надо обратить свое внимание на стационарные приемники. А также надо посмотреть на качество товара и отзывы о нем

Это спасет от покупки заведомо плохой вещи.

Необязательно выходить за рамки бюджета – качественные приемники сейчас продаются и по довольно низкой цене.

Далее смотрите обзор одной из моделей.