Радиоприёмник

Радиослушатель в 1922 г.

Радиоприёмник (сокр. приёмник, разг. радио) — устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма, то есть для выделения сигналов из радиоизлучения.

Под радиоприёмным устройством понимают радиоприёмник, снабжённый антенной, а также средствами обработки принимаемой информации и воспроизведения её в требуемой форме (визуальной, звуковой, в виде печатного текста и т. п.). Во многих случаях антенна и средства воспроизведения конструктивно входят в состав радиоприёмника. Радиоприёмное устройство выполняет пространственную и поляризационную селекцию радиоволн и их преобразование в электрические радиосигналы (напряжение, ток) с помощью антенны, преобразование по частоте, выделение полезного радиосигнала из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе приёмной антенны и не совпадающих по частоте с полезным сигналом, усиление, преобразование полезного радиосигнала к виду, позволяющему использовать содержащуюся в нём информацию. Формально радиоприёмные устройства относят к радиостанциям, хотя такая классификация редко встречается на практике.

Классификация радиоприёмников

Радиоприёмные устройства делятся по следующим признакам:

• по основному назначению: радиовещательные, телевизионные, связные, пеленгационные, радиолокационные, для систем радиоуправления, измерительные и др.;
• по роду работы: радиотелеграфные, радиотелефонные, фототелеграфные и т. д.;
• по виду модуляции, применяемой в канале связи: амплитудная, частотная, фазовая, однополосная (разные виды), импульсная (разные виды);
• по диапазону принимаемых волн, согласно рекомендациям МККР:
  • мириаметровые волны — 100-10 км, (3 кГц-30 кГц), СДВ
  • километровые волны — 10-1 км, (30 кГц-300 кГц), ДВ
  • гектометровые волны — 1000—100 м, (300 кГц-3 МГц), СВ
  • декаметровые волны — 100-10 м, (3 МГц-30 МГц), КВ
  • метровые волны — 10-1 м, (30 МГц-300 МГц), УКВ
  • дециметровые волны — 100-10 см, (300 МГц-3 ГГц), ДМВ
  • сантиметровые волны — 10-1 см, (3 ГГц-30 ГГц), СМВ
  • миллиметровые волны — 10-1 мм, (30 ГГц-300 ГГц), ММВ
  • приёмник, включающий все широковещательные диапазоны (ДВ, СВ, КВ, УКВ) называют всеволновым.
• по принципу построения приёмного тракта: детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, регенеративные, сверхрегенераторы, супергетеродинные с однократным, двукратным или многократным преобразованием частоты;
• по способу обработки сигнала: аналоговые и цифровые;
• по применённой элементной базе: на кристаллическом детекторе, ламповые, транзисторные, на микросхемах;
• по исполнению: автономные и встроенные (в состав др. устройства);
• по месту установки: стационарные, бортовые, носимые;
• по способу питания: сетевое, автономное или универсальное.

Основные характеристики

• чувствительность
• избирательность (селективность)
• уровень собственных шумов
• динамический диапазон
• помехоустойчивость
• стабильность

Принцип работы

Радиоприемник представляет собой устройство для приема радиоволн и преобразования их в звуковые сигналы. Принцип работы данного радиоприемника основан на нескольких ключевых этапах. В первую очередь, антенна радиоприемника улавливает радиоволны, которые распространяются в эфире. В момент, когда радиоволна попадает на антенну, она индуцирует переменный ток, который представляет собой колебания электромагнитного поля. Далее, УЗЧ (усилитель низкой частоты) усиливает эти сигналы для последующей обработки. Следующий этап — это процесс настройки. Радиоприемник содержит генератор, который позволяет настроить устройство на определенную частоту. В этом процессе используется контур настроечного устройства, который может менять свою индуктивность или ёмкость, что позволяет выделить нужный сигнал из общей массы радиоволн. После выбора нужной частоты сигнал проходит через демодулятор. Это устройство извлекает аудиосигнал из радиоволны. Существует несколько способов демодуляции, например, амплитудная и частотная. Полученный аудиосигнал затем усиливается в звуковом усилителе и подается на динамик, который преобразует его в звуковые волны, воспринимаемые слушателем. Дополнительно радиоприемник может иметь функции, такие как автоматическая настройка, стереозвук и возможность работы с разными форматами радиостанций. Таким образом, радиоприемник, интегрируя данные технологии, обеспечивает качественный прием и воспроизведение радиосигналов.

В самом общем виде принцип работы радиоприёмника выглядит так:

• колебания электромагнитного поля (смесь полезного радиосигнала и помех разного происхождения) наводят в антенне переменный электрический ток;
• полученные таким образом электрические колебания фильтруются для отделения требуемого сигнала от нежелательных (помех);
• из сигнала выделяется (детектируется) заключённая в нём полезная информация;
• полученный в результате сигнал преобразуется в вид, пригодный для использования: звук, изображение на экране телевизора, поток цифровых данных, непрерывный или дискретный сигнал для управления исполнительным устройством (например, телетайпом или рулевой машиной) и т. д.

В зависимости от конструкции приёмника сигнал в его тракте может проходить, кроме детектирования, многоэтапную обработку: фильтрацию по частоте и амплитуде, усиление, преобразование частоты (сдвиг спектра), оцифровку с последующей программной обработкой и преобразованием в аналоговый вид.

История

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц построил искровой передатчик радиоволн (радиопередатчик) с катушкой Румкорфа и полуволновой дипольной передающей антенной (первый в мире радиопередатчик радиоволн) и искровой приёмник радиоволн (первый в мире радиоприёмник), осуществил первую в мире радиопередачу и радиоприём радиоволн, доказал существование радиоволн, предсказанное Максвеллом и Фарадеем и изучил некоторые основные свойства радиоволн (прохождение, поглощение, отражение, преломление, интерференция, стоячая волна и др.).

14 августа 1894 года Лодж и Александр Мирхед на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки в Оксфордском университете произвели первую успешную демонстрацию радиотелеграфии. В ходе демонстрации радиосигнал азбуки Морзе был отправлен из лаборатории в соседнем Кларендоновском корпусе и принят аппаратом на расстоянии 40 м — в театре Музея естественной истории, где проходила лекция. Изобретённый Лоджем радиоприёмник — «Прибор для регистрации приёма электромагнитных волн» — содержал кондуктор — (когерер), источник тока, реле и гальванометр. Когерер представлял собой стеклянную трубку, набитую металлическими опилками («трубка Бранли»), которые для восстановления чувствительности к «волнам Герца» следовало периодически встряхивать; для этой цели использовался электрический звонок или механизм с молоточком-зацепом (собственно, этой комбинации трубки с «прерывателем»-трамблёром Лодж и дал название «когерер»).

В СССР датой рождения радио считалось 7 мая 1895 года, когда А. С. Попов продемонстрировал радиоприёмник (грозоотметчик) на заседании Русского физико-химического общества. Первая публикация сообщения о «разрядоотметчике Попова» сделана Д. А. Лачиновым во втором издании его учебника «Метеорология и климатология» (июль 1895).

В 1899 г. построена первая линия связи, протяжённостью 45 км, которая соединяла остров Гогланд и город Котка. В период Первой мировой войны начинают применяться электронные лампы и получает развитие приёмник прямого усиления.

В 1917—1918 гг. во Франции (Л. Леви), в Германии (В. Шоттки) и в США (Э. Армстронг) был предложен принцип супергетеродинного приёма. Из-за несовершенства тогдашних электронных ламп супергетеродин не мог быть качественно реализован.

В 1929—1930 гг. с появлением радиоламп с экранной сеткой (тетродов и пентодов) супергетеродинный приёмник становится основным типом.

В 1950—1960-х годах распространяются транзисторные радиоприёмники. В 1952—1953 годах немецкий физик Герберт Матаре выпустил в Германии, при поддержке промышленника Якоба Михаэля, опытную партию «транзистронов» (точечный транзистор) и представил публике первый радиоприёмник на четырёх транзисторах. Первый в мире коммерческий полностью транзисторный приёмник Regency TR-1 поступил в продажу в США через год, в ноябре 1954 г.

С середины 1970-х годов начинается широкое применение в приёмниках интегральных микросхем.

В настоящее время радиоприёмники развиваются методом большой интеграции узлов структурной схемы и широкого применения цифровой обработки сигналов.

• 
  «Грозоотметчик» А. С. Попова (1895) — прообраз радиоприёмника
• 
  Детекторный приёмник, 1914 г.
• 
  Радиовещательный приёмник эпохи ар деко (1931 г.), оформленный в «кафедральном» стиле
• 
  Автомобильный приёмник 1940-х гг.
• 
  Авиационный связной приёмник времён Второй мировой войны
• 
  Морской пеленгационный приёмник времён Второй мировой войны
• 
  Настольный вещательный приёмник, 1961 г.
• 
  Устройство типичного карманного приёмника 1960-х гг.
• 
  Карманный всеволновый радиоприёмник, 1990-е гг.
• 
  Современный связной приёмник
• 
  Приёмник системы радиоуправления (внизу) с аккумуляторной батареей и исполнительным механизмом — рулевой машинкой.
• 
  Радиомикрофон со специальным радиоприёмником
• 
  Радиоприёмник с фиксированной настройкой на одну радиостанцию и питанием от солнечной батареи — такие бесплатно раздают миссионеры в слаборазвитых странах, чтобы паства могла слушать проповеди в любое время.

См. также

• Радио
• Антенна
• Радиопередатчик
• Телевизор
• Трансивер
• Радиола
• Магнитола
• Программно-определяемая радиосистема
• Digital Radio Mondiale
• Цифровая шкала
• Цифровое радио
• Радиолюбительство

Литература

• Палшков В. В. Радиоприёмные устройства. — М.: Радио и связь, 1984.
• Буга Н.Н. и др. Радиоприёмные устройства / Н.Н. Буга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков; Под ред. Н.И. Чистякова. — М.: Радио и связь, 1986. — 320 с. — 30 000 экз.
• Радиоприёмные устройства: Учебник для вузов / Коллектив авторов: Н. Н. Фомин, А. И. Фалько, О. В. Головин, А. И. Тяжев, Н. Н. Бугой, В. С. Плаксиенко, В. А. Левин, А. А. Кубицкий. — М.: Горячая линия-Телеком, 2007.
• Воллернер Н. Ф. Радиоприёмные устройства: Учебное пособие. — Киев: Вища шк., 1993. — 391 с.
• 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 изд., перераб. и доп. — 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,[1] 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. — 520 с.

Ссылки

• Отечественная радиотехника XX века. Радиоприёмники и радиолы на радиолампах
• Отечественная радиотехника XX века. Радиоприёмники и радиолы на полупроводниковых приборах