МОУ «Гимназия №11» 
 
 
 
 
 
 

    Радиосвязь 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                         Выполнил:

                                                         Петунин Павел,

                                                         обучающийся 11² класс

                                                          МОУ «Гимназия  №11»

                                                         Руководитель:

                                                         Мардоян

                                                         Татьяна Викторовна,

                                                         учитель физики 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Анжеро-Судженск

    2009

 

     Оглавление 

    Введение

    Глава 1. История создания

    Глава 2. Пионеры радиоэлектроники

           2.1. Герц Генрих  Рудольф

            2.2 Попов Александр  Степанович

    Глава 3. Строение и принцип работы

            3.1. Диапазоны радиоволн

           3.2. Принципы работы радиопередатчика и приёмника

                  3. 2. 1. Генерация электромагнитных  колебаний

                  3.2.2. Модуляция

                  3.2.3. Общие принципы  работы

                   3.2.4. Радиоприём

    Глава 4. Построение опытного радиоприёмника и передатчика 

           4.1. Приёмник коротковолновика-наблюдателя

            4.2. Дуплексная ЧМ  радиостанция 

    Заключение 

    Словарь

    Список  литературы

 

    Введение

    В своей повседневной жизни мы не задумываемся, когда слушаем радио, смотрим телевизор, работаем на компьютере, звоним по сотовому телефону... В каждом из этих вещей множество электроники, которая существует благодаря радиотехнике. А ведь всего лишь 120 лет назад о таком и мечтать нельзя было: электричество было загадкой, подвластной только избранным! Сегодня же с азами электроники мы знакомимся в детстве.

    Современный мир не имел бы такой вид, если бы не такие выдающиеся ученые, как Герц, Попов, Кальцекки, Онести, Бернулли, Шокли, Браттейн, Бардин, Зворыкин и многие другие. Они создавали различные приборы, устройства, детали, без которых невозможна работа современных устройств.

    Вся современная техника работает по принципам радиоэлектроники, начиная от детской игрушки и заканчивая суперкомпьютером. Использование радио воистину безгранично: это и наш повседневный быт и высокие технологии. Радиоэлектроника применяется в медицине, биологии, химии, программировании (его бы просто не было без радиотехники!) и многих областях науки и техники. Практически всё медицинское оборудование (томографы, компьютеры, термометры, манометры…) существует благодаря радиотехнике.

    На  производстве качество зеркал проверяется  при помощи фототранзисторов. На основе фотодиода работают счетчики количества выпущенной продукции.

    Метеонаблюдения ведутся при помощи радиозондов. Космические аппараты, спутники, станции поддерживают связь с землёй при помощи радиоаппаратуры.

    Цели  работ – изучение принципов радиосвязи, построение действующего радиоприемника.

    Задачи:

• изучить литературу по данному вопросу,
• рассмотреть принципы радиосвязи,
• построить действующий радиоприемник и радиопередатчик.

 

Глава 1. История создания

    Основоположником  всей современной радиотехники был  выдающийся ученый Генрих Герц. Именно он доказал на практике теорию Максвелла, сгенерировав и обнаружив радиоволны. С 1889 года воспроизводя на лекциях и докладах опыты Герца, русский физик Попов видоизменил их, стремясь найти наиболее чувствительный индикатор «электрических волн». В 1894 занялся изучением влияния электрических разрядов на проводимость металлических порошков и сконструировал первый свой (изобретенный Кальцекки - Онести и Э. Бернулли) когерер для обнаружения электромагнитных волн – в виде стеклянной трубки с металлическими опилками.

    К началу 1895 года Попов создал «грозоотметчик», который позволял надежно регистрировать приближение грозы на расстоянии до 30 км. В это устройство входили  когерер — приспособление со звонком  для автоматического восстановления чувствительности когерера встряхиванием, реле, приводившее в действие звонок, и даже приемная антенна в виде длинного вертикального провода. Таким образом, Попов создал прототип первого приемника. Он продемонстрировал его 25 апреля (7 мая) 1895 на заседании физического отделения Российского физико-химического общества и прочитал доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», причем высказал мысль о возможности применения грозоотметчика для передачи сигналов на расстояние.

    12 (24) марта 1896 на заседании физического отделения Российского физико-химического общества Попов при помощи своих приборов наглядно продемонстрировал передачу сигналов на расстояние 250 м, передав первую в мире радиограмму из двух слов «Генрих Герц».

    Несколько позднее создал подобные же приборы и провел с ними эксперименты итальянский физик и инженер Г. Маркони. В 1897 он получил патент на применение электромагнитных волн для беспроволочной связи. Благодаря большим материальным ресурсам и энергии Маркони, не имевший специального образования, добился широкого применения нового способа связи. К сожалению, Александр Степанович Попов не имел материальных ресурсов и поэтому не дожил до вручения ему Нобелевской премии за развитие радиоэлектроники. Её отдали Маркони в 1909 году. 

    Глава 2. Пионеры радиоэлектроники

    2.1. Герц Генрих Рудольф

     ГЕРЦ ГЕНРИХ РУДОЛЬФ (1857 - 1894) родился 22 февраля 1857 в Гамбурге. Учился в Высшей технической школе в Дрездене, в Мюнхенском, а затем в Берлинском университете, по окончании которого в 1880 защитил докторскую диссертацию и стал ассистентом Г.Гельмгольца. За три года работы в Берлине опубликовал 15 статей на самые разные темы — от электромагнетизма до твердости материалов и испарения жидкостей. В 1883 стал доцентом кафедры теоретической физики в Кильском университете. В 1885-1889 — профессор Высшей технической школы в Карлсруэ, с 1889 — профессор физики Боннского университета, преемник Р. Клаузиуса. Еще в Киле Герц написал теоретическую статью, посвященную электродинамике Максвелла, и был хорошо подготовлен к работе в этой области. В 1887 году он предложил удачную конструкцию генератора электромагнитных колебаний и метод их обнаружения. Наблюдая отражение, преломление, интерференцию, дифракцию и поляризацию электромагнитных волн, показал их тождественность излучению, предсказанному Максвеллом. Установил, что скорость распространения электромагнитных волн в воздухе равна скорости света. Развивая теорию Максвелла, он придал уравнениям электродинамики симметричную форму, что позволило обнаружить полную связь между электрическими и магнитными явлениями (электродинамика Максвелла — Герца). В 1887 впервые наблюдал внешний фотоэффект, исследуя влияние УФ - лучей на электрический разряд; изучал свойства катодных лучей. Работы Герца в области электродинамики послужили основой при создании беспроволочной телеграфии, радио и телевидения. Именем Герца названа единица частоты колебаний. Умер Герц в Бонне 1 января 1894. Умер он в возрасте 37 лет от общего заражения крови. Это событие стало трагедией для научного мира.

     2.2. Попов Александр Степанович

    Попов Александр Степанович 4 (16) марта 1859 года, пос. Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии, ныне Краснотурьинск Екатеринбургской области – 31 декабря 1905 (13 января 1906), Санкт - Петербург, российский физик и электротехник, один из пионеров применения электромагнитных волн в практических целях, в том числе для радиосвязи.

    Попов еще с детства Попов интересовался  физикой, после он учился в духовном училище, после поступил в Пермскую духовную семинарию. Окончив семинарию в 1877, приехал в Петербург. Блестяще сдав вступительные экзамены, был принят на физико-математический факультет Петербургского университета.

    В университете Попов все свободное  время проводил в физической лаборатории, занимаясь опытами по электричеству. По окончании университета в 1882 защитил диссертацию на тему: «О принципах магнито - и динамоэлектрических машин постоянного тока» и был оставлен при университете для научной работы и подготовки к профессорскому званию.

    Однако  условия работы в университете не удовлетворили Попова, и в 1883 году он принял предложение занять должность ассистента в Минном офицерском классе в Кронштадте, единственном в России учебном заведении, в котором видное место занимала электротехника и велась работа по практическому применению электричества (в морском деле). В Минном офицерском классе Попов проработал 18 лет, сочетая педагогическую деятельность с научными исследованиями. Здесь он начал изучение электромагнитных волн, завершившееся изобретением радио. Попов не пропускал ни одного открытия или изобретения в области энергетики. После опубликования в 1888 работ Г. Герца, открывшего «лучи электрической силы», Попов стал изучать электрические явления.

    В начале 1897 Попов осуществил радиосвязь между берегом и кораблем, а в 1898 дальность радиосвязи между кораблями была доведена до 11 км. Большой победой Попова и едва зародившейся радиосвязи было спасение 27 рыбаков с оторванной льдины, унесенной в море. Радиограмма, переданная на расстояние 44 км, позволила ледоколу своевременно выйти в море. Работы Попова были отмечены золотой медалью на Всемирной выставке 1900 в Париже. В 1901 на Черном море Попов в своих опытах достигал дальности в 148 км. Но работа Попова не была по достоинству оценена. 
 
 

 

    Глава 3. Строение и принцип работы

    3.1. Диапазоны радиоволн

    Весьма  широкий участок радиоволн, отведенный для радиовещательных станций, условно  подразделен на несколько диапазонов: длинноволновый (сокращенно ДВ), средневолновый (СВ), коротковолновый (КВ), ультракоротковолновый (УКВ). В нашей стране длинноволновый диапазон охватывает волны длиной от 735,3 до 2000 м, что соответствует частотам 408 —150 кГц; средневолновый — радиоволны длиной от 186,9 до 571,4 м, что соответствует частотам 1605—525 кГц; коротковолновый — радиоволны длиной от 24,8 до 75,5 м, что соответствует частотам 12,1 — 3,95 МГц; ультракоротковолновый — радиоволны длиной от 4,11 до 4,56 м, что соответствует частотам 73 — 65,8 МГц.

    Радиоволны  УКВ диапазона называют также  метровыми волнами; вообще же ультракороткими волнами называют все волны короче 10 м. В этом диапазоне ведутся телевизионные передачи, работают связные радиостанции, оборудованные на автомашинах пожарной охраны, такси, медицинского обслуживания населения на дому, безопасности уличного движения.

    Коротковолновые радиовещательные станции неравномерно распределены по КВ диапазону: больше всего их работает на волнах длиной около 25, 31, 41 и 50 м. Соответственно этому  коротковолновый радиовещательный диапазон подразделяется на 25, 31, 41 и 50-метровый поддиапазоны.

    Согласно  международному соглашению волна длиной 600 м (500 кГц) отведена для передачи сигналов бедствия кораблями в море — S0S. На этой волне работают все аварийные морские радиопередатчики, на эту волну настроены приемники всех спасательных станций и маяков.

 

    3.2. Принципы работы радиопередатчика и приёмника

    3. 2. 1. Генерация электромагнитных колебаний

    Сложность изготовления и настройки элементов  и узлов передатчика (и приемника  тоже) напрямую зависит от частоты. Больше частота – сложней изготовление и выше стоимость. В свою очередь, отклонение частоты влияет на согласованную работу передатчика и приемника. Например, отклонение частоты средневолнового (300 кГц) передатчика на 1% вызовет изменение частоты на ±3 кГц, что в принципе допустимо. А отклонение на 1% передатчика, работающего на частоте 450 МГц, даст отклонение частоты на ±4.5 МГц. А это по ширине больше длинноволнового, средневолнового и частично коротковолнового диапазонов вместе взятых!

    Первые  радиопередатчики работали в телеграфном режиме, т.е. сообщения передавались точками и тире кода Морзе. Для таких систем было не важно качество сигнала, а было важно его наличие. Довольно просто отличить точку от тире при любом качестве передачи. Все начало усложнятся с появлением голосовой связи. Понадобились новые открытия, и они не замедлили появиться.