Принцип работы приемника попова кратко
Обновлено: 02.07.2024
Изобретение радио А. С. Поповым
Впервые радиосвязь была установлена в России А. С. Поповым, создавшим аппаратуру, принимающую и передающую сигналы.
Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 г., побудили искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн.
В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте А. С. Попов.
Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок.
Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние.
С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны.
Чтобы повысить чувствительность аппарата, А. С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую в мире приемную антенну для беспроволочной связи.
Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.
Основные принципы действия современных радиоприеников те же, что и в приборе Попова.
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.
7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником.
День 7 мая стал днем рождения радио.
А. С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную и передающую аппаратуру.
Он ставил своей непосредственной задачей создать прибор для передачи сигналов на большие расстояния.
Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м, но вскоре Попов добился дальности связи более 600 м.
Затем на маневрах Черноморского флота в 1899 г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150 км.
В новой конструкции передатчика искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.
Изменились и способы регистрации сигнала: параллельно звонку был подключен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.
В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.
В начале 1900 г. радиосвязь успешно использовали в ходе спасательных работ в Финском заливе.
При участии А. С. Попова радиосвязь начали применять на флоте и в армии России.
За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони.
Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.
Принципы радиосвязи
Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.
Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Радиотелефонная связь
При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.
Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью электромагнитных волн.
Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.
Модуляция
Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной.
Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе.
Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний.
Этот способ называют амплитудной модуляцией.
На рисунке приведены три графика:
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой;
б) график колебаний звуковой частоты, т. е. модулирующих колебаний;
в) график модулированных по амплитуде колебаний.
Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит.
Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи.
Модуляция — медленный процесс.
Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.
Детектирование
Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы:
В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания.
Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием.
Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика.
После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.
Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика
Во второй половине XIX в. передача информации на огромные расстояния по телеграфным или телефонным проводам стала обыденным явлением. Но этой связи не было там, где она была нужна больше всего — в море, на кораблях, куда невозможно протянуть кабель. Открытие электромагнитных волн Генрихом Герцем сделало возможным изобретение беспроводной связи. В 1895 г. Александр Степанович Попов изобрёл радиоприёмник, улавливающий электромагнитные волны.
Теория и подтверждение
В 1864 г. английский физик Джеймс Максвелл (изобретатель цветной фотографии) предположил, что электромагнитное поле, возникающее вокруг проводника с током, распространяется в пространстве электромагнитными волнами, движущимися со скоростью света — 300 000 км/с (максимальной из известных скоростей).
Немецкий учёный Генрих Герц сконструировал вибратор (передатчик), создающий электрическое поле, и резонатор (приёмник) для улавливания волн Максвелла. Искра (электрическая дуга), проскакивающая между концами проводника вибратора при прохождении по нему переменного тока высокого напряжения, одновременно возникала и между концами проводника резонатора, находящегося на расстоянии от вибратора и никак с ним не связанного. Это подтвердило возможность беспроводной передачи энергии электромагнитного поля, распространяющейся в атмосфере электромагнитными волнами. Практически одновременное возникновение искр в вибраторе и резонаторе доказывало, что скорость распространения электромагнитной волны близка к скорости света. С открытия Герца началась история создания радио (от лат. radio — излучаю).
Вибратор Герца получал питание от батареи (1). Постоянный ток низкого напряжения от батареи поступал в первичную маловитковую обмотку (2) катушки Румкорфа и намагничивал её сердечник (3). Намагниченный сердечник, притягивая прерыватель (4), разрывал цепь, и поступление тока от батареи прекращалось. Сердечник размагничивался, и контакт восстанавливался. Процесс повторялся, и в первичной обмотке катушки индуцировался прерывистый ток, а её магнитное поле менялось. Под воздействием меняющегося магнитного поля во вторичной многовитковой обмотке (5) индуцировался переменный ток очень высокого напряжения. Этот ток поступал на два медных прутка (6) вибратора, и между их концами — шариками (7) проскакивала электрическая искра (электрическая дуга), излучающая электромагнитные волны (8).
Опыты Герца вдохновили учёных всего мира на создание аппарата беспроводной связи, основанного на излучении и приёме электромагнитных волн. В 1893 г. первый аппарат, с небольшого расстояния передающий и получающий сигналы, созданные колебаниями электромагнитных волн, продемонстрировал Никола Тесла. Он же придумал и радиоантенну, улавливающую электромагнитные волны и индуцирующую электрический ток.
В 1894 г. был усовершенствован когерер — прибор, меняющий сопротивление под воздействием тока, индуцированного электромагнитными волнами. В том же году английский изобретатель Оливер Лодж продемонстрировал свой приёмник, в котором с помощью когерера регистрировались электромагнитные волны.
Когерер Попова. В закрытую стеклянную трубку (а) входят концы проводов от батареи (6) и от антенны (в). Они соприкасаются ' с железными опилками (г), которыми наполнена трубка. Металлические опилки, между которыми есть прослойка воздуха, обладают высоким сопротивлением и не пропускают через себя ток от батареи. Но при прохождении электромагнитной волны к току от батареи присоединяется переменный ток высокого напряжения, индуцируемый в антенне, и искры пробивают воздух между опилками. Опилки спекаются и начинают проводить ток, передавая его дальше по цепи. Так когерер фиксирует улавливание антенной электромагнитной волны. Для фиксирования следующей волны когерер надо встряхнуть, чтобы опилки разомкнулись и прибор вернул утраченное сопротивление.
Русское радио
Ни Тесла, ни Лодж не стали развивать свои идеи для внедрения их на практике. Их наработки собрал воедино, усовершенствовал и воплотил в своём радиоприёмнике русский инженер Александр Степанович Попов. Приёмник Попова с расстояния 25 м антенной улавливал волны, исходящие от искрового передатчика, напоминающего вибратор Герца, и с помощью когерера регистрировал их наличие звонками. Свой аппарат Попов продемонстрировал в 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества. В России эту дату считают датой изобретения радио, хотя переданный тогда сигнал ещё не содержал информации.
Радиотелеграф Попова. Вместо молоточка и звонка установлены бобина с лентой и чернильное колёсико. Колёсико притягивается к ленте, когда антенна улавливает электромагнитную волну.
В 1906 г. американский изобретатель Реджинальд Фессенден, использовав генератор высокочастотного переменного тока, получил стабильный радиосигнал. Вставив в передающую линию угольный микрофон, он добился того, что выходной сигнал стал меняться в соответствии со звуковыми колебаниями. Так по радио впервые были переданы звуки — музыка и речь — и положено начало радиовещанию.
вот только что было вместе с рисунком
Схема радиоприёмника А.С. Попова: М и N - держатели, к которым посредством лёгкой часовой пружины подвешен когерер; А и В - платиновые пластинки когерера, к которым через поляризованное реле (Релэ) постоянно подводится напряжение электрической батареи (Р-Q).
А кто сможет более подробно, следуя картинке объяснить и рассказать..
Это радиоприёмник . Суть в том что в когегере металлические опилки. Приходящий импульс выстраивает их по линиям поля, сопротивление падает и срабатывает реле. После этого импульс идет на второе реле, оно ударяет молоточком по колбе, выстраивая опилки опять беспорядочно .Получаются щелчки для азбуки Морзе. Хорошо объяснено в учебнике Пёрышкина .
Я 35 лет назад читал, извини, как уж помню.
Тут видимо один удар молоточка бъёт по колбе и обратным ходом по звонку. Видимо одна из модификаций . Небольшим ухищрением можно записывать на движущуюся ленту бумаги.
В 1890 году французский физик Эдуард Бранли заявил, что при облучении металлического порошка электромагнитным излучением его сопротивление резко уменьшается. Соответственно, можно предположить, что если взять этот порошок и наполнить им какую-нибудь трубку, то она сможет реагировать на появление и ослабление электромагнитных волн.
Спустя 4 года английский физик О. Лодж создал примитивную конструкцию, состоящую из стеклянной трубки с двумя электродами, которые были наполнены металлическим порошком. Это прибор стал называться когерером.
Прототип отечественного радио появился благодаря деятельности А. С. Попова. Примитивный когерер смог вдохновить учёного на создание усовершенствованного устройства.
Смоделированный Поповым прибор представлял собой трубку с металлическими опилками, которая была подвешена горизонтально между зажимами M и N на практически невесомой пружине, согнутой с одного бока зигзагом. Над трубкой закреплялся звонок таким образом, чтобы он мог свободно поворачиваться и ударять по поверхности трубки (от разбивания она была защищена резиновым кольцом). Вся эта конструкция находилась на дощечке, расположенной вертикально. Получившийся когерер был соединён с коммуникационным аппаратом реле и источником постоянного напряжения.
Как работает устройство А. С. Попова
Подаваемый ток циркулирует от зажима P к платиновой пластике A. Далее он попадает в стеклянную трубку с металлической стружкой, выходя из которой оказывается в полости другой пластики B. Циркуляция по контуру обеспечивается по обмотке электромагнита реле, соединённого с батареей. Важно, что сила такого тока не гарантирует притягивание якоря реле. Но в случае, когда на трубку АВ подействуют электромагнитные силы, фиксируется появление многочисленных искорок между опилками. Сопротивление такой конструкции молниеносно уменьшается в несколько сотен раз. Благодаря этому сила тока увеличивается до тех значений, которые способны притянуть якорь реле. В это же время цепь, которая соединяет батарею и звонок, замыкается. Намагниченная часть реле притягивает пластинку с молоточком, и происходит удар по чаше звонка. Далее, двигаясь в обратную сторону, молоток сталкивается с когерером, который начинает колебаться. Процесс завершается тогда, когда реле размыкает цепь звонка.
Попов понимал, что аппарат требует особой чувствительности, поэтому учёный решил заземлить один из выходов когерера, а второй выход – присоединил к высоко поднятому куску проволоки. Ну что? Уже появились первые ассоциации с современными радиоприёмниками? Эта самая проволока – это прототип будущей антенны для беспроволочной связи.
Значимость заземления состоит в том, что оно превращает проводящую естественную поверхность в компоненту открытого колебательного контура, тем самым увеличивая дальность распространения сигнала.
Современные радиоприёмники, конечно, мало похожи на своего предшественника, но они схожи по принципу действия.
Диапазоны радиосвязи не были впечатляющими в то время. Допустимое расстояние для связи ограничивалось лишь 250 м. Однако А. С. Попов не сдавался и вскоре увеличил этот диапазон до 600 м. Дальше – больше. В 1899 году изобретатель смог установить радиосвязь дальностью свыше 20 км, а через два года эта цифра увеличилась в 8 раз. Такой прогресс объяснялся внедрением искрового промежутка в колебательный контур, индуктивно связанного с передающей антенной с настроенным условием резонанса.
Помимо тех устройств, которые выдают сигналы, модифицировались и те, которые эти сигналы принимают. Помимо звонка был подключён телеграфный аппарат, позволяющий автоматически записывать приходящие данные. Благодаря А. С. Попову радиотехника стала передовым направлением в вооружённых силах России.
Презентация радиоприёмника А.С. Поповым произошла 7 мая. С тех пор этот день отмечается в России ежегодно.
Принципы радиосвязи
Итак, как же создаётся радиосигнал? Переменный электрический высокочастотный ток, генерирующийся в передающей антенне, порождает электромагнитное поле, локализованное в близлежащем пространстве. Это поле быстро распространяется в виде электромагнитных волн и, достигая приёмной антенны, создаёт в ней переменный ток с идентичной передатчику частотой.
В 1913 году был создан генератор незатухающих электромагнитных колебаний. Благодаря этому изобретению стало возможным существование радиотелефонной связи.
Радиотелефонная связь
Радиотелефонная связь основана на колебаниях давления воздуха в звуковой волне, которые модифицируются через микрофон на электрические колебания той же формы.
Для создания радиотелефонной связи была смоделирована система, которая позволяла антенне генерировать высокочастотные колебания. Принцип работы заключался в следующем. Передача звука осуществлялась за счёт того, что высокочастотные колебания модулировали (изменяли) с применением низкочастотных колебаний. Такое преобразование актуально и сейчас и называется амплитудной модуляцией.
Ниже на рисунке представлены три графика, соответствующие высокочастотным колебаниям (а), модулирующим колебаниями (б) и модулированных по амплитуде колебаний (в).
Кроме последней (амплитудной модуляции) используется и частотная модуляция, которая характеризуется постоянством амплитуды несущей волны и изменением частоты.
Модуляция играет ключевую роль в радиотелефонной связи. Если бы её не было, то приёмник мог бы распознавать только работу или молчание станции.
Читайте также: