Радио Попова схема

РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ

на тему:

Устройство и принцип работы радиоприёмника

А. С.

Попова

Выполнила: ученица 11 «б» класса

Овчинникова Ю.

Проверил: учитель физики

Гаврилькова И. Ю.

Новый Оскол 2003 г.

ПЛАН:

1. Первый радиоприёмник Попова.

2. Совершенствование радио Поповым.

3. Современные радиоприёмники.

Первый радиоприёмник Попова.

После того, как было открыто электричество, по проводам научились передавать электрические сигналы, переносившие телеграммы и живую речь. Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за судном или самолётом, за поездом или автомобилем.

И тут людям помогло радио (в переводе с латинского radio означает «излучать», оно имеет общий корень и с другими латинскими словами radius – «луч»). Для передачи сообщения без проводов нужны лишь радиопередатчик и радиоприёмник, которые связаны между собой электромагнитными волнами – радиоволнами, излучаемыми передатчиком и принимаемые приёмником.

История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, «заменил недостающие человеку электромагнитные чувства» и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог «чувствовать» только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.

Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик

Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.

Грозоотметчик А. С. Попова.

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 — 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Схема радиоприёмника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; РQ – выводы батареи, М – контакт антенны.

Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр.

В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка.

Схема демонстрации принципа действия приёмника Попова: К – когерер, Б – батарея.

Совершенствование радио Поповым.

Много сил и времени посвятил Попов совершенствованию своего радиоприёмника. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.. Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.

Через 5 лет после постройки первого приёмника начала действовать регулярная линия беспроводной связи на расстояние 40 километров. Благодаря программе, переданной по этой линии зимой 1900 г., ледокол «Ермак» снял со льдины рыбаков, которых шторм унёс в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX века.

Современные радиоприёмники.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

Схема простейшего радиоприёмника.

Современные радиоприёмники обнаруживают и извлекают передаваемую информацию. Достигая антенны приёмника, радиоволны пересекают её провод и возбуждают в ней очень слабые частоты. В антенне одновременно находятся высокочастотные колебания от многих радиопередатчиков. Поэтому один из важнейших элементов радиоприёмника – избирательное устройство, которое из всех принятых сигналов может отображать нужный. Таким устройством является колебательный контур. Контур воспринимает сигналы того радиопередатчика, высокочастотные колебания которого совпадают с собственной частотой колебаний контура приёмника. Назначение других элементов радиоприёмника заключается в том, чтобы усилить принятые колебания, выделить из их колебания звуковой частоты, усилить их и преобразовать в сигналы информации.

Различают 2 типа радиоприёмников: приёмники прямого усиления, в которых высокочастотные колебания до детектора только усиливаются, и супергетеродинные, в которых принятые сигналы преобразуются в колебания некоторой промежуточной частоты, усиливаются и только после этого поступают на детектор.

Список литературы :

1) Зубков Б. В., Чумаков С. В. «Энциклопедический словарь юного техника», Москва, «Педагогика», 1988.

2) Орехов В. П. «Колебания и волны в курсе физики средней школы, Москва, «Просвещение», 1977.

3) Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б. «Физика 11», Москва, «Просвещение», 1993.

В России этим занимался А.С. Попов. Он сначала повторил все опыты Герца, а потом стал работать над усовершенствованием их. Он использовал в своих опытах более чувствительный способ регистрации электромагнитных волн.

Изобретение радио Поповым

Как же происходило изобретение радио Поповым?

В качестве детали, непосредственно “чувствующей” электромагнитные волны, А.С. Попов применил когерер (от лат. — “когеренция” — “сцепление”). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки.

Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 — 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.

Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.

Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура , что увеличивает дальность приема.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник А.С. Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

Труд Попова

А.С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную аппаратуру. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс. Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.

В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона. В начале 1900 г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

Продолжая опыты и совершенствуя приборы, А.С. Попов медленно, но уверенно увеличивал дальность действия радиосвязи. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстоянии 40 км. благодаря радиограмме, переданной по этой линии зимой 1900г. , ледокол “Ермак” снял со льдины рыбаков, которых шторм унес в море . Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX в.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони. Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

Теги: Изобретение радио Поповым

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принципы действия радиопередатчика и радиоприёмника

радиопередатчик радиоприемник напряженность

Радиопередатчик (радиопередающее устройство) — устройства для формирования радиосигналов, предназначенных для передачи информации на расстояние с помощью радиоволн. Формируют радиосигналы с заданными характеристиками, необходимыми для работы конкретных радиотехн. систем, и излучают их в пространство.

Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:

Любая система радиосвязи включает в себя радиопередающие устройства, функции которого включаются в преобразовании энергии постоянного тока источников питания в электромагнитные колебания и управлении этими колебаниями.

Передача энергии с помощью радиосвязи широко используется при управлении автоматическими объектами.

Основными устройствами радиосвязи являются радиопередатчик и радиоприемник. Радиопередатчик предназначен для создания высокочастотного сигнала, некоторые параметры которого (частота, амплитуда или фаза) изменяются по закону, соответствующему передаваемой информации. Частота высокочастотного сигнала называется несущей. Первые радиопередатчики искрового принципа действия на основе катушки Румкорфа были очень просты по конструкции — излучателем радиоволн служил искровой разряд, а модулятором являлся телеграфный ключ. С помощью такого радиопередатчика информация передавалась в кодированной дискретной форме — например азбукой Морзе или иным условным сводом сигналов. Недостатками такого радиопередатчика была относительно высокая мощность, требуемая для эффективного излучения радиоволн искровым разрядом, а также очень широкий радиочастотный диапазон излучаемых им волн. В результате одновременная работа нескольких близко расположенных искровых передатчиков была практически невозможной из-за интерференции их сигналов.

Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:

· задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;

· модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке — возбудитель);

· усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;

· устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну;

· антенна, обеспечивающая излучение сигнала.

Радиоприёмник — устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма.

Радиоприёмник (радиоприёмное устройство) — устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона (то есть с длиной волны от нескольких тысяч метров до долей миллиметра) с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована.

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;

· 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, носимые;

· по способу питания: сетевое, автономное или универсальное.

Элемент, с помощью которого осуществляется воздействие на колебания высокой частоты, называется модулятором. Модулятор является неотъемлемой частью радиопередатчика, так как формирует сигнал информации, подлежащий передаче на расстояние. Модулированные высокочастотные колебания усиливаются усилителем мощности и излучаются в окружающее пространство с помощью антенны.

Уменьшение напряжённости поля, а следовательно, и потока энергии, переносимого радиоволной вдоль поверхности Земли (земной волной), обусловлено проводимостью поверхности в этой области. Вдоль проводящей поверхности возникает поток энергии, направленный в проводящую среду и быстро затухающий по мере распространения в ней. Глубина проникновения радиоволны в земную кору определяется толщиной слоя и, следовательно, увеличивается с увеличением длины волны. Поэтому для подземной и подводной радиосвязи используются длинные и сверхдлинные радиоволны. т.к. чем больше число столкновений, тем большая часть энергии, получаемой электроном из волн, переходит в тепло. Поэтому поглощение больше в ниж. областях ионосферы, где v больше, т.к. выше плотность газа. С увеличением частоты поглощение уменьшается. Короткие волны испытывают слабое поглощение и распространяются на большие расстояния. По этому короткие волны используются для передачи

Короткие волны (3-30 МГц)так же в результате их отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значительно меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в более низкочастотных диапазонах.

Размещено на Allbest.ru

В Минном офицерском классе Попов скоро стал одним из ведущих преподавателей. На лекциях он показывал своим слушателям интересные физические опыты, к которым всегда готовился заранее. Попов хорошо знал, что удачный опыт лучше всего помогает понять то или иное физическое явление, и не жалел времени, затраченного в лаборатории для подготовки такого опыта. Он был искусным экспериментатором и часто лично сам изготовлял те приборы, которые требовались для демонстрации на лекциях.

Но Попов не ограничивался занятиями со слушателями Минного офицерского класса. Он выступал также с научными Докладами за пределами своего училища, в свободное от занятий время проводил самостоятельные исследования по электричеству.

Молодой ученый был увлечен изучением электромагнитных волн, к которым было приковано внимание многих физиков того времени. Он собирал приборы, которые служили для возбуждения электромагнитных волн, с помощью других приборов он улавливал эти волны, изучая их свойства.

Попов не был кабинетным ученым. Он не отгораживался от жизни и принимал самое деятельное участие в развитии русской техники. В его исследованиях проявился широкий научный размах и настойчивая деловитость.

Если для других физиков электромагнитные волны были только интересным физическим явлением и они ограничивались лишь опытами на своих лекциях, то Попов решил применить эти волны как средство связи.

В лаборатории Минного офицерского класса он построил и испытал не один десяток оригинальных приборов и поставил множество интереснейших опытов с электромагнитными волнами. Мысль о беспроволочной связи не покидала неутомимого исследователя.

Наконец, в 1895 году Попову удалось одержать научную победу и получить то, чего он так долго и настойчиво добивался. Опираясь на достижения русской науки в области электричества, он построил прибор для приема электромагнитных волн, который является родоначальником всех радиоприемников. Вскоре этот аппарат изобретатель приспособил для приема волн, возбуждаемых грозовыми разрядами, и назвал его грозоотметчиком, так как аппарат отмечал и регистрировал прохождение гроз.

7 мая 1895 года великий физик сделал доклад о своем изобретении собранию ученых в Петербурге. Он показал свой прибор в действии.

Когда помощник изобретателя Петр Николаевич Рыбкин включал вибратор — искровой источник электромагнитных волн, — в другом конце зала немедленно включался электриче-

ский звонок, который был составной частью приемного аппарата. Он звенел до тех пор, пока на приемник действовали электромагнитные волны. Как только вибратор выключался, звонок умолкал.

Грозоотметчик А. С. Попова с регистрирующим прибором для записи грозовых разрядов

Кратковременное включение вибратора вызывало кратковременный звонок, длительное включение вызывало звонок более продолжительный. Так впервые в мире через большой зал аудитории электрические сигналы были переданы без соединительных проводов.

Заканчивая свое выступление, Попов сказал:

— В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен для передачи сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний.

Собравшиеся ученые горячо приветствовали изобретателя. Этот памятный день навсегда вошел в историю науки и техники как день рождения радиотелеграфа.

Советское правительство в ознаменование пятидесятилетия со дня этого знаменательного события постановило ежегодно отмечать 7-Мая как День радио.

Изобретение радио — яркий пример одаренности русского народа, породившего такого замечательного изобретателя, как Александр Степанович Попов. Многие иностранные ученые — американец Юз, немецкий физик Герц, француз Бранли, англичанин Лодж и другие — занимались изучением электромагнитных волн. Однако никто из них не смог применить эти волны для беспроволочной связи. Только великий русский ученый Попов осуществил это.

А. С. Попов делает доклад о своем изобретении на собрании ученых в Петербурге 7 мая 1895 года

Попов не отошел от своего изобретения, когда оно было сделано. Вдохновленный на всю жизнь великой идеей радио, он все свои силы отдавал его совершенствованию.

Вместо электрического звонка Попов вскоре приспособил к своему приемнику телеграфный аппарат, который записывал принимаемые сигналы на бумажной ленте. Этим самым он окончательно превратил свой радиоприемник в аппарат связи, годный для приема радиотелеграмм. Короткий радиосигнал аппарат записывал в виде точки, длинный — в виде тире. Таким образом, он мог принять любое сообщение, переданное по радио с помощью телеграфной азбуки,

Но этим дело не ограничивалось. Попов настойчиво работал над тем, чтобы повысить чувствительность радиоприемника и тем самым увеличить дальность его действия.

24 марта 1896 года изобретатель радио вновь выступил перед учеными Петербурга. После доклада он передал с помощью своих аппаратов короткое сообщение из одного здания в другое. Расстояние между передатчиком и приемником составляло около четверти километра. Это была первая в мире телеграмма, переданная и принятая по радио.

Участники научного заседания высоко оценили достижения великого изобретателя и предсказали его изобретению блестящее будущее.

История науки знает немало случаев, когда открытия русских ученых присваивались иностранцами. Так произошло и на этот раз. Спустя год после первого публичного выступления А. С.

Попова со своим радиоприемником и полгода спустя после того, как схема этого приемника была опубликована в журнале, в Англию приехал с подобным приемным аппаратом итальянец Маркони и выдал его за свое изобретение. Аппарат Маркони был спрятан в запечатанной коробке. Однако вскоре тайна этой коробки стала известна: там скрывалось приемное устройство, собранное по схеме А. С. Попова, а ее владелец оказался авантюристом, присвоившим чужое изобретение.

Беззастенчивый итальянский делец нажил на использовании открытия русского ученого крупное состояние и создал вокруг своего имени большую рекламу. Для проверки изобретательского «новаторства» Маркони была создана специальная комиссия ученых. Она документально установила, что творцом радио является не Маркони, как трубила капиталистическая пресса Запада, а русский физик Александр Степанович Попов.

Несмотря на это, в 1947 году (уже после смерти Маркони) итальянское правительство вновь попыталось приписать ему изобретение радио. Крупнейшие ученые нашей страны ответили на сознательное извращение давно установленных фактов решительным протестом.

«Протестуя со всей силой негодования против нового попирания законных прав советской науки, — писали советские ученые в своем открытом письме, — мы заявляем во всеуслышание, что достижения в науке и технике народов Советского Союза не являются беспризорным имуществом, что на страже чести и славы советской науки стоят многочисленные отряды старых и молодых ученых, стоит весь советский народ. Славу Александра Степановича Попова, славу нашего народа нельзя похитить».

Великий изобретатель горячо любил свой народ и родную страну. Несмотря на тяжелые условия работы в царской России, он с негодованием отверг предложения иностранных фирм оставить свою Родину и передать им право на использование своего изобретения. Блестящий талант и неиссякаемое вдохновение свое он целиком посвятил отчизне.

— Я русский человек, — заявил он, — и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения имею право отдать только моей Родине.

Источник: Ф. Честнов — «В мире радио», 1954г.

Добавить комментарий

Закрыть меню