Радиоприёмник как устройство¶
Радиоприёмник — устройство, предназначенное для приёма электромагнитных волн радиодиапазона, их выделения, усиления и преобразования в форму, пригодную для непосредственного восприятия человеком или для дальнейшей обработки. Совместно с передающей стороной приёмник образует базовую пару любой радиосистемы: радиовещания, радиосвязи, радиолокации, телевидения и спутниковой навигации. Основными характеристиками прибора считаются чувствительность, избирательность (селективность), диапазон рабочих частот и выходная мощность.
¶История
Возможность беспроводной передачи сигнала была теоретически обоснована работами Джеймса Клерка Максвелла (1860-е годы) и опытами Генриха Герца (1886–1889). Первые работоспособные приёмные устройства — когерер Оливера Лоджа и «грозоотметчик» Александра Попова (1895) — регистрировали лишь факт наличия электромагнитного импульса.
Первый патент на радиотелеграфную связь получил в 1896 году Гульельмо Маркони. В начале XX века появились детекторные приёмники с кристаллическим детектором, не требовавшие источника питания. В 1906 году Ли де Форест создал трёхэлектродную лампу (аудион), что позволило строить усилители и гетеродинные схемы. В 1918 году Эдвин Армстронг предложил супергетеродин — схему с преобразованием частоты, которая до сих пор остаётся основной в профессиональной и бытовой технике.
Массовое радиовещание началось в 1920-е годы. В СССР регулярные передачи Московской радиостанции имени Коминтерна велись с 1922 года, а с 1924 года развернулось производство ламповых приёмников. В 1948 году был выпущен массовый детекторный приёмник «Комсомолец», а в 1950-е — портативные модели «Родина», «Турист». С 1960-х годов распространились транзисторные переносные приёмники, а с 1970-х — бытовые стереофонические тюнеры и магнитолы.
¶Принцип работы
Обобщённая схема включает несколько узлов:
- Антенна — преобразует энергию электромагнитной волны в переменный электрический сигнал.
- Входная цепь и усилитель радиочастоты — предварительно выделяют нужный диапазон.
- Смеситель и гетеродин — переносят сигнал на промежуточную частоту (в супергетеродине).
- Фильтр промежуточной частоты — обеспечивает основную избирательность.
- Детектор — извлекает модулирующий сигнал (звук, изображение, цифровые данные).
- Усилитель низкой частоты и выходное устройство — громкоговоритель, экран, исполнительный механизм.
Прямое усиление применялось в ранних схемах, но уступает супергетеродину по стабильности и селективности. Регенеративные и сверхрегенеративные приёмники используются в простых и специальных устройствах.
¶Классификация
По типу модуляции различают приёмники амплитудной (АМ), частотной (ЧМ), однополосной модуляции, а также цифровые (DRM, DAB). По назначению выделяют:
| Тип | Назначение |
|---|---|
| Вещательный | Приём радиостанций диапазонов ДВ, СВ, КВ, УКВ |
| Связной | Профессиональная радиосвязь, любительская радиосвязь |
| Телевизионный | Приём видеосигнала |
| Радиолокационный | Обработка отражённого сигнала |
| Навигационный | Приём сигналов GPS/ГЛОНАСС |
| Специальный | Радиомониторинг, разведка, телеметрия |
По конструкции выделяют стационарные, переносные, автомобильные и встраиваемые модули. По элементной базе — ламповые, транзисторные, на интегральных микросхемах, а также программно-определяемые (SDR), где обработка ведётся цифровыми методами.
¶Характеристики
- Чувствительность — минимальный уровень сигнала на входе, при котором обеспечивается нормальный приём.
- Избирательность — способность выделять полезный сигнал при наличии помех по соседним каналам.
- Диапазон частот — рабочий участок спектра.
- Выходная мощность — уровень сигнала на выходе.
- Коэффициент нелинейных искажений — качество воспроизведения.
¶Применение
Бытовые приёмники служат для приёма радиовещания в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн. Автомобильные тюнеры принимают ЧМ-станции и цифровые потоки. Связные приёмники применяются в авиации, на флоте, в железнодорожной и диспетчерской связи, в системах МЧС. Радиолокационные приёмные тракты работают в составе РЛС. Навигационные приёмники обеспечивают определение координат по сигналам спутниковых группировок. В научных исследованиях приёмники используются в радиоастрономии для регистрации излучения космических объектов.
¶Современное состояние
С конца XX века аналоговые схемы вытесняются цифровой обработкой сигнала. Программно-определяемые радиосистемы позволяют менять параметры приёма программно, без замены аппаратной части. Развиваются цифровые стандарты вещания DAB/DAB+ и DRM, спутниковое радио, интернет-радио. При этом классические АМ- и ЧМ-приёмники сохраняют массовое применение, особенно в удалённых и сельских районах, а также в составе аварийных и служебных комплектов.
Источники: учебные пособия по радиотехнике, справочники по радиоприёмным устройствам, материалы по истории радиосвязи, технические описания бытовых приёмников.