Радио

<час />

Фон

Радио принимает из воздуха электромагнитные волны, посылаемые радиопередатчиком. Электромагнитные волны представляют собой комбинацию перекрывающихся электрических и магнитных полей. Радио преобразует эти электромагнитные волны, называемые сигналом, в звуки, которые люди могут слышать.

Радио - это часть повседневной жизни. Они используются не только для воспроизведения музыки или в качестве будильника по утрам, они также используются в беспроводных телефонах, сотовых телефонах, радионянях, устройствах для открывания гаражных ворот, игрушках, спутниках и радарах. Радио также играют важную роль в связи для полиции, пожарной охраны, промышленности и вооруженных сил. Хотя существует много типов радиоприемников - часы, автомобильные, любительские (радиолюбители), стерео - все они содержат одни и те же базовые компоненты.

Радиоприемники бывают всех форм и размеров, от маленького AM / FM «Walkman» до сложного многорежимного трансивера, в котором передатчик и приемник объединены в одно устройство. Наиболее распространенными режимами для радиовещания являются AM (амплитудная модуляция) и FM (частотная модуляция). Другие режимы, используемые радиолюбителями, промышленностью и военными, - это CW (непрерывная волна с использованием кода Морзе), SSB (одна боковая полоса), цифровые режимы, такие как телеметрия, радиотелетайп и PSK (фазовая манипуляция).

История

Гульельмо Маркони успешно отправил первое радиосообщение через Атлантический океан в декабре 1901 года из Англии на Ньюфаундленд. Радио Маркони не принимало ни голоса, ни музыки. Скорее, он получал жужжащие звуки, создаваемые передатчиком искрового разрядника, отправляющим сигнал с использованием кода Морзе.

Радио получило свой голос в канун Рождества 1906 года. Когда десятки корабельных и радиолюбителей слушали вечерние сообщения о дорожном движении, они были поражены, услышав мужской голос, называющий «CQ, CQ» (что означает «звонок на все станции, у меня есть сообщения»). вместо привычных точек и точек в азбуке Морзе. Сообщение было передано профессором Реджинальдом Обри Фессенденом с небольшой радиостанции в Брант-Рок, штат Массачусетс.

В период с 1904 по 1914 год радио претерпело множество усовершенствований с изобретением диодных и триодных электронных ламп. Эти устройства обеспечивали лучшую передачу и прием голоса и музыки. Также в этот период радио стало стандартным оборудованием на кораблях, пересекающих океаны.

Радио достигло совершеннолетия во время Первой мировой войны. Военное руководство осознало его ценность для связи с пехотой и кораблями на море. Во время Первой мировой войны радио было усовершенствовано, сделав его более мощным и компактным. В 1923 году Эдвин Армстронг изобрел супергетродинное радио. Это было большим достижением в том, как работает радио. Основные принципы, используемые в супергетродинном радио, используются и сегодня.

2 ноября 1920 года в Питтсбурге, штат Пенсильвания, в эфир вышла первая коммерческая радиостанция. Это был мгновенный успех, и началась революция в радио, названная «Золотым веком радио». Золотой век радио длился с начала 1920-х до конца 1940-х годов, когда телевидение открыло новую эру. В течение этого Золотого века радио превратилось из простого устройства в громоздкой коробке в сложное оборудование, размещенное в красивых деревянных шкафах. Люди собирались вокруг радио и слушали последние новости и радиоспектакли. Радио занимало такое же положение, как и сегодняшний телевизор.

30 июня 1948 года транзистор был успешно продемонстрирован в Bell Laboratories. Транзистор позволил радиоприемникам стать компактными, причем самые маленькие из них могли поместиться в кармане рубашки. В 1959 году Джек Килби и Роберт Нойс получили первый патент на интегральную схему. Космическая программа 1960-х годов привнесла бы больший прогресс в интегральную схему. Теперь радио можно было поместить в оправу очков или в пару небольших стереонаушников. Сегодня циферблат, напечатанный на корпусе, заменен светодиодами или жидкокристаллическими дисплеями.

Сырье

Сегодняшнее радио состоит из антенны, печатной платы, резисторов, конденсаторов, катушек и трансформаторов, транзисторов, интегральных схем и динамика. Все эти детали заключены в пластиковый корпус.

Внутренняя антенна состоит из изолированного медного провода малого диаметра, намотанного на ферритовый сердечник. Внешняя антенна состоит из нескольких алюминиевых трубок, которые скользят одна в другой.

Печатная плата состоит из плакированного медью рисунка, приклеенного к фенольной плате. Медный узор - это проводка от компонента к компоненту. Он заменяет большую часть проводки, используемой в более ранних радиостанциях.

Резисторы ограничивают ток электричества. Они состоят из углеродной пленки, нанесенной на цилиндрическую подложку, заключенную в пластиковый (алкидный полиэфирный) корпус с проволочными выводами из меди.

Конденсаторы хранят электрический заряд и позволяют переменному току течь через электрическую цепь, но не позволяют постоянному току течь в той же цепи. Конденсаторы постоянной емкости состоят из двух удлиненных электродов из алюминиевой фольги, изолированных полипропиленовой пленкой, помещенных в пластиковый или керамический корпус с выводами из медной проволоки. Переменные конденсаторы имеют набор неподвижных алюминиевых пластин и набор вращающихся алюминиевых пластин с воздушным изолятором.

Катушки и трансформаторы выполняют аналогичные функции. Их цель - изолировать цепь при передаче энергии от одной цепи к другой. Они состоят из двух или более наборов катушек из медной проволоки, намотанных на изолятор или установленных рядом с воздухом в качестве изолятора.

Транзисторы состоят из германия или кремния, заключенных в металлический корпус с выводами из медной проволоки. Транзистор контролирует поток электричества в цепи. Транзисторы заменили электронные лампы, используемые в более ранних радиоприемниках.

Интегральная схема содержит тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов в небольшом и компактном корпусе, который называется микросхемой. Эта фишка размером с ноготь на мизинце. Микросхема смонтирована в пластиковом корпусе с алюминиевыми выступами, позволяющими установить ее на печатную плату.

Дизайн

Радиоприемники состоят из множества специализированных электронных схем, предназначенных для выполнения определенных задач - усилителя радиочастоты, смесителя, генератора переменной частоты, усилителя промежуточной частоты, детектора и усилителя звука.

Усилитель радиочастоты предназначен для усиления сигнала от передатчика радиовещания. Смеситель принимает радиосигнал и комбинирует его с другим сигналом, генерируемым генератором переменной частоты радиоприемника, чтобы получить промежуточную частоту. Генератор переменной частоты - это ручка настройки на радио. Создаваемая промежуточная частота усиливается усилителем промежуточной частоты. Этот промежуточный сигнал отправляется на детектор, который преобразует радиосигнал в аудиосигнал. Аудиоусилитель усиливает аудиосигнал и отправляет его на динамик или наушники.

В простейшем радио AM / FM все эти схемы будут установлены на одной плате. Большинство этих схем может содержаться в одной интегральной схеме. Регулятор громкости (переменный резистор), ручка настройки (переменный конденсатор), динамик, антенна и батареи могут быть установлены либо на печатной плате, либо в корпусе радиоприемника.

Производственный
процесс

Единого технологического процесса изготовления радиоприемника не существует. Процесс производства зависит от конструкции и сложности радиоприемника. Пример стандартного AM / FM-радио. Самая простая радиостанция имеет единственную печатную плату, заключенную в пластиковый корпус. Самая сложная радиостанция состоит из множества плат или модулей, заключенных в алюминиевый корпус.

Производители закупают основные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы, интегральные схемы и т. Д., У продавцов и поставщиков. Печатные платы, обычно патентованные, могут быть изготовлены на собственном производстве. Часто производители покупают готовые радиомодули у продавца. Большинство производственных операций выполняются роботами. К ним относятся печатные платы и монтаж компонентов на печатной плате. Монтаж печатной платы и элементов управления в корпус, а также некоторые операции по пайке обычно производятся вручную.

1. Пустая печатная плата состоит из стеклосодержащей эпоксидной смолы с тонкой медной пленкой, приклеенной к одной или обеим сторонам. Поверх медной пленки помещается светочувствительная пленка фоторезиста. Маска, содержащая электрические схемы, помещается поверх фоторезистивной пленки. Пленка фоторезиста подвергается воздействию ультрафиолетового света. Изображение фоторезиста проявляется, перенося изображение на медную пленку. Неэкспонированные участки растворяются во время травления и образуют печатную схему на плате.
2. В специально отведенных местах на печатной плате просверливаются отверстия для размещения компонентов. Затем плату предварительно припаивают, погружая ее в ванну с горячим припоем.
3. Электронные компоненты меньшего размера, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы, интегральные схемы и катушки, устанавливаются в предназначенные для них отверстия на печатной плате и припаиваются к плате. Эти операции могут выполняться вручную или с помощью роботов.
4. Компоненты большего размера, такие как силовой трансформатор, динамик и антенна, крепятся либо на печатной плате, либо в корпусе с помощью винтов или металлических пружинных язычков.
5. Корпус радиостанции может быть выполнен из пластика или алюминия. Пластиковые ящики изготавливаются из гранул, которые расплавляются и помещаются в форму. Алюминиевые корпуса формуются из листового алюминия на металлическом прессе.
6. Внешними компонентами, не установленными на печатной плате, могут быть антенна, динамик, силовой трансформатор, регуляторы громкости и частоты, которые крепятся в корпусе с помощью винтов, заклепок или пластиковых защелок. Печатная плата затем крепится к корпусу с помощью винтов или защелок. Внешние компоненты подключаются и припаиваются к печатной плате изолированными проводами из меди и пластиковой изоляции.

Контроль качества

Поскольку большинство компонентов или радиоприемник производятся специализированными поставщиками, производитель радиостанции должен полагаться на этих поставщиков при производстве качественных деталей. Тем не менее, производитель радиостанции возьмет случайные образцы каждого полученного компонента и проверит / протестирует их, чтобы убедиться, что они соответствуют требуемым спецификациям.

Выборочные образцы окончательной сборки радио также проверяются на качество. Все устройство проверяется на наличие дефектов - как физических, так и электрических. Радио воспроизводится, чтобы убедиться, что оно может выбирать радиочастоты, которые оно предназначено для приема, и что аудиовыход находится в пределах технических характеристик.

Побочные продукты / отходы

Сегодняшняя экологическая осведомленность требует, чтобы все отходы утилизировались должным образом. Большинство побочных продуктов при изготовлении радиоприемника можно утилизировать. Растворы для травления, используемые при изготовлении печатных плат, отправляются в центры химической рекультивации. Обрывки выводов электронных компонентов отправляются в центры утилизации металлических отходов, где их переплавляют для создания новых продуктов.

Будущее

Радиоприемники объединяются с компьютерами для подключения компьютера к Интернету через спутники. Со временем радиовещание перейдет с аналогового на цифровое. Аналоговые сигналы подвержены затуханию и интерференции, цифровые сигналы - нет. Они могут воспроизводить звук высокого качества, как на компакт-диске.

Цифровые радиоприемники можно запрограммировать для определенных станций, типов музыки, новостей и т. Д. Со временем в радиостанции будут встроены мини-компьютеры для обработки звуков в виде числовых «цифр», а не аналоговых сигналов. Это позволит слушателям запрограммировать свои радиостанции на любимые радиостанции, тип музыки, котировки акций, информацию о дорожном движении и многое другое.

Где узнать больше

Книги

Картер, Олден Р. Радио от Маркони до космической эры. Нью-Йорк:Франклин Уоттс, 1987.

Флойд, Томас Л. Основы электрических цепей. Колумбус:Merrill Publishing Company, 1987.

Американская радиорелейная лига. Справочник ARRL для радиолюбителей. Ньюингтон, Коннектикут:ARRL, 1996.

Другое

Веб-страница Канадской радиовещательной компании. «Будущее цифрового радио:декабрь 2001 г. .

Веб-страница Калифорнийского университета в Беркли. Декабрь 2001 г. .

Эрнст С. Сибберсон