Отваря главното меню

Детекторен радиоприемник

Опростена схема на радиоприемник за преобразуване на радиовълните в звуков сигнал.
Електрическа схема на детекторен радиоприемник (#1)
Детектор с ръчна настройка за детекторен радиоприемник с галенитов кристал за полупроводник.

Детекторният радиоприемник е най-простата конструкция на радиоприемник, при който липсва високочестотен и нискочестотен усилвател[1]. Това са едни от най-ранните радиоприемтници, в които основният елемент е кристален детектор (или демодулатор), реализиран от природни метални сулфиди – галенит, пирит, цинков сулфид и някои оксиди (оттам и името на английски Crystal radio). Свойствата на кристала да пропуска електрически ток само в една посока са открити от немския физик Карл Фердинанд Браун. През 1899 година са патентовани и приложени на практика в т. нар. безжична телеграфия. По този начин устройството прилича на съвременния амплитуден детектор, основан на полупроводников диод. През 1902 г. италианският изобретател Г. Маркони създава магнитен детекторен приемник, който не се нуждае от полупроводников елемент. Въпреки, че приемникът е с по-ниска чувствителност, той е много надежден.[2] Особеното е, че за да работи, е необходимо движението на тънък стоманен проводник, използван като магнитопровод.

Конструкция на класическия детекторен приемникРедактиране

Детекторният радиоприемник (#1) се състои от трептящ кръг, детектор (диод) и високоомни слушалки (BF1) за възпроизвеждащо устройство. Входният трептящ кръг е с променлив кондензатор c1, позволяващ точна настройка към радиостанцията на предавателя. Трептящият кръг е свързан с антена с дължина от няколко метра и заземление. Като класически детекторен приемник е реализиран радиоприемника „Комсомолец“, произвеждан в СССР от 1939 до 1949 година. Когато се използва кристален детектор, пружиниращото острие трябва да се мести докато се постави върху точка от повърхността на кристала, където се формира полупроводникова област.

Начин на работаРедактиране

 
Определяне на подходяща антена според честотата и дължината на вълната.
 
Принцип на идеалната резонансната верига.

Детекторният приемник може да работи без външно захранване в близост до мощен радиопредавател, единствено за сметка на енергията на индуктираните в антената и трептящия кръг високочестотни колебания, без каквото и да е усилване на приетите сигнали. Настройката грубо може да се направи чрез превключване на различни части от индуктора или посредством промяна на индуктивността с преместване на феритна сърцевина за средни и дълги вълни.

Ако индуктора работи с честота над резонансната честота, той ще има капацитивен характер, защото ще има високо индуктивно съпротивление паралелно със собствено си капацитивно съпротивление. В паралелна верига като трептящ кръг, най-ниския вид съпротивление доминира поведението на схемата.

Това означава, че индуктивността вече няма да се държи като намотка, а по-скоро като кондензатор, така че никога няма да може да работи на търсената честота. Препоръчително е да се работи с индуктивност много под собствената и резонансна честота, когато тя трябва да се държи като намотка в резонансна регулируема верига. Увеличеният капацитет и индуктивност винаги понижават резонасната честота.

Изключение е, когато една намотка се използва като дросел, обикновено се ползват по-голям брой навивки за работната честота, така че дроселът да има максимален импеданс на дадената честота. Съществуват и схеми, при които не се използва намотка.( самонастроени вериги)

ДиодРедактиране

Детекторните приемници с високо качество използват бързодействащ диод (често германиев) с минимално отпушващо напрежение и паразитен капацитет.

 
Характеристика на диод за детекторен приемник.
 
Германиев диод е често използван като детектор.

Диодът работи в нелинейния участък. Негово съпротивление във веригата се изменя в малки граници, като това става с висока честота. Топлина приложена върху диода може да понижи точката на детектиране.[3]

От значение е и дължината на антената ако е нужен силен сигнал от търсената радиостанция. С нарастване на дължината на вълната е необходима и по-дълга антена. Макар и да не е спазено това условие, не означава че антената ще бъде нефункционираща, но тя ще е неефективна. При голяма антена от единичен проводник се използва основно електрическата компонента на радиовълната , докато при феритната антена или рамка, магнитната компонента на радиовълната.

Важен елемент е заземлението. Повечето детекторни радиоприемници използват монополни антени, което значи че тяхното изходно напрежение зависи спрямо неутралната Земя. В случай че не е достъпна удобна точка за заземяване на устройството, то може да се използва втора антена или друг метален предмет изолиран от основната антена. Не е препоръчително да се ползва заземяване чрез нулевия и други проводници на електрическата мрежа. Това не само ще внесе вреден шум в приемника, но може да бъде и опасно при неизправна битова инсталация.


 
Детекторен приемник с регулируем източник на преднапрежение (в ляво до диода). Източника поддържа диода активен.
 
Откриване на наклон е метод, при който промяната на честотата във веригата създава промяна в амплитудата на изходния сигнал.

Детекторният радиоприемник по класическата схема може да преобразува основно амплитудно – модулирани радиосигнали, като частен случай са амплитудните вариации възникващи в резултат на честотни промени както и хармоници на честотно модулираните сигнали FM. Резонансните вериги са чувствителни както на амплитудни така и на честотни промени при достатъчно голям интензитет. Класическият радиоприемник работи основно на средни и къси вълни с амплитудна модулация. За по-високи честоти, индуктивността се преизчислява към по- ниска стойност. Приемането на честотно модулирани сигнали е изключително трудно тъй като еквивалентната разлика поради промяната в честотата е много малка в сравнение с нормален АМ сигнал. Често тя е под прага на чувствителност на слушалките и диода.

Ефективна аналогова схема за целта е детекторът на Фостър Сийли или детекторът на съотношението. [4]Трансформаторната индуктивна (T) връзка спомага засичането на някои по-силни (FM) сигнали тъй като промяната на честота в първичната намотка води до промяна на амплитудата във вторичната намотка в почти линейна зависимост. [5]

Това е възможно благодарение на постигането на офсет (наклонената част на характеристиката) от основната честота чрез т.н. метод – откриване на наклон), при който честотната модулация се преобразува до амплитудна.[6] За приемането на високо честотни сигнали за индуктивността се избират ниски стойности и обикновено намотките са без ядро. Недостатък при този метод е ограничен изходен сигнал зависещ от мощността на предавателя и нелинейна характеристика на трептящия кръг. Поради тази причина няма как да приемаме станции от целия радио ефир.

След пропускане на положителните полувълни на високочестотния радиосигнал от диода, през слушалките ще премине нискочестотния демодулиран сигнал, а поради високото съпротивление на слушалките за високочестотните колебания, електрическата верига към земя за тях ще бъде кондензатора С2, т.е. кондензатора има филтърна функция за изходния сигнал. В някои схеми също се ползва и последователен дросел за подтискане на високите честоти след диода. Това също ограничава възможността кабелът на слушалките да работи като антена.

Когато се използват пиезоелектрични слушалки веригата на радиоприемника остава практически незатворена. Често паралелно на кристалните слушалки се поставя резистор с високо съпротивление от няколко десетки килоома. В случай че слушалките не са с достатъчно висок импеданс, може да се използва съгласуващ аудио трансформатор (или обикновен мрежов) с високоомна първична намотка свързана от към веригата на приемника след диода.[7]

При днешните изисквания за максимално допустима мощност на предавателите, енергията на радиовълните в града бързо затихва често поради явлението фадинг или поглъщане и е по-удобно сигналът от детекторния приемник да се подаде към нискочестотен аудио усилвател с висок импеданс като така могат се приемат и най-слабите радиостанции.[8][9] Често детекторните радиоприемници със захранване ползват и транзистор, който да усили звуковия сигнал към слушалките. С усилвател може да се направи и предварителна настройка или проверка за изправността на детекторния радиоприемник.

Друг начин да се подобри чувствителността на детекторния радиоприемник към слабите сигнали е прилагането на постоянно преднапрежение със стойност равна или по-малка от пада на напрежение в диода, като източника е свързан последователно във веригата и е регулируем.

 
Детекторен приемни използващ оксидирано бръснарско ножче и графит.

ПриложениеРедактиране

 
Измерване на стоящите вълни.

Детекторните радиоприемници са първите стъпки в усвояването на радиотехниката. По време на войната са правени импровизирани детекторни радиоприемници за подслушване на радиовръзката на врага. Предимството е, че може да се изпълни с подръчни и покупни материали, например графит от молив и оксидирано бръснарско ножче за полупроводников елемент, а за намотка всеки дълъг проводник. Приемникът днес често се ползва от радиолюбители.

Друго по- практическо приложение е в измервателните уреди за стоящи вълни. Това измерване се извършва с цел да се избегне образуването на стоящи радиовълни във захранващите и фидерни кабелни линии, които може да претоварят предавателя или да влошат сигнала.

Вижте същоРедактиране

ИзточнициРедактиране

Външни препраткиРедактиране