تاریخچه گیرنده رادیو
فناوری رادیو جزئی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره است. همه چیز ، از پخش رادیو و تلویزیون گرفته تا تلفن های همراه ، اتصال بی سیم ، اینترنت اشیا and و موارد دیگر حول فناوری رادیو است.
تاریخچه گیرنده رادیو جزئی جدایی ناپذیر از توسعه فن آوری رادیویی امروز است و دیدن اینکه چگونه به جایی که امروز هستیم رسیده ایم یک داستان جذاب است.
در سال 1895 مارکونی اولین سیستم رادیویی قابل اجرا را به نمایش گذاشت ، اکنون با گذشت بیش از 100 سال رادیوهایی که امروزه از آنها استفاده می شود هیچ شباهتی به تجهیزات اولیه مورد استفاده ندارند. تجهیزاتی که در قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت خام و بسیار حساس نبود ، امروزه گیرنده ها بسیار حساس هستند و امکانات بسیاری را ارائه می دهند. آنها همچنین در طیف گسترده ای از برنامه ها از دریافت پخش ، از طریق ارتباطات از راه دور تلفن همراه تا پیوندهای ماهواره ای و موارد دیگر استفاده می شوند. برای اینکه بتوانید در همه این مناطق متنوع فعالیت کنید ، فناوری گیرنده فراتر از هرگونه تغییر تغییر کرده است. این تحولات نشان دهنده کار بسیاری از افراد از ابتدای روز بی سیم تا به امروز است. نام برخی از این افراد در کتاب های تاریخ فناوری وارد شده است ، اما اکثریت آنها فقط مهندسان عادی یا علاقه مندان به رادیو بودند که ناشناخته مانده اند.
تاریخچه رادیو - آغازین
داستان پشت تاریخ رادیو با کشف خود امواج رادیویی آغاز می شود. اسکاتلندی درخشان به نام ماکسول اولین شخصی بود که وجود امواج الکترومغناطیسی را اثبات کرد. با این حال او فقط این را از نظر ریاضی نشان داد و هرگز نتوانست آنها را به صورت عملی نشان دهد. اگرچه بسیاری از مردم به طور تصادفی با آنها برخورد کرده و اثراتی را نشان دادند که اکنون می دانیم امواج رادیویی است ، این یک آلمانی به نام هاینریش هرتز بود که آگاهانه این امواج جدید را نشان داد که ماکسول ثابت کرده است وجود دارد. وی برای انتقال و دریافت امواج رادیویی یا هرتزیایی که ابتدا نامیده می شدند ، از برخی تجهیزات شکاف جرقه ای استفاده کرد.
هرتز از تعدادی از تجهیزات اصلی استفاده کرد. اساساً فرستنده از یک مدار تشکیل شده بود که در آن جرقه ای برای پرش از شکاف ایجاد شده بود. مدار دوم با ابعاد مشابه اما با شکاف کوچکتر در فاصله یک متری مدار اول قرار گرفت. هنگامی که جرقه ای برای پرش از روی شکاف مدار فرستنده ساخته می شود ، جرقه کوچکتر اما همزمان برای پرش از شکاف در ثانیه مشاهده می شود.
منسجم
به زودی متوجه شدیم که برای شناسایی امواج رادیویی به روشهای پیچیده و حساس تری نیاز است. دستگاهی به نام Coherr پایه ای برای پذیرایی شد و حدود ده سال در استفاده گسترده باقی ماند. این انسجام بر اساس اثری استوار است که از دهه 1850 شناخته شده بود که ذرات کوچک گرد و غبار یا حتی براده های فلزی هنگام حضور یک میدان الکتریکی به هم می چسبند یا بهم پیوسته اند.
اولین شخصی که از این پدیده برای شناسایی امواج رادیویی استفاده کرد ، یک فرانسوی به نام ادوارد برانلی بود. وی کشف کرد که مقاومت لوله شیشه ای پر از براده های فلزی هنگامی که نزدیک به دشارژ قرار می گیرد از چند مگا اهم به چند صد اهم کاهش می یابد. سپس یک شوک مکانیکی کوتاه باعث اتصال مجدد حالت مقاومت بالا در آن شد.
گوگلیمو مارکونی
احتمالاً این مارکونی بود که بیش از هر شخص دیگری مخصوصاً در روزهای ابتدایی آن برای فناوری جدید رادیو فعالیت می کرد. وی معتقد بود که می توان از این امواج جدید برای برقراری ارتباط در فواصل زیاد استفاده کرد. او همچنین آزمایش های زیادی را انجام داد و به طور پیوسته فواصل شناسایی سیگنال ها را بهبود بخشید. او به هماهنگی نگاه کرد و دستیارش را برای یافتن بهترین ترکیب ها ساعت های زیادی را با آزمایش مواد مختلف سپری کرد و از این طریق پیشرفت های چشمگیری انجام داد.
او بعنوان نشانه ای از روند پیشرفت خود موفق شد کانال بریستول را گسترش دهد و بعداً موفق شد پیامی را از طریق کانال انگلیس ارسال کند. در طی این آزمایش سیگنالها در کارخانه وی در چلمزفورد گرفته شد. این به مراتب فراتر از انتظار هرکسی بود که سیگنالها بتوانند حرکت کنند و این باعث شد مارکونی فکر کند که امکان گسترش دهانه آتلانتیک وجود دارد.
اگرچه شرکت مارکونی بودجه لازم برای حمایت از سرمایه گذاری به این بزرگی را نداشت ، اما وی متوقف شد و در این کار تصمیم گرفت ، ایستگاه هایی را در انگلیس و آمریکا بسازد و پس از بسیاری از مشکلات موفق شد در دسامبر 1901 ارتباط برقرار کند. این یک موفقیت بزرگ بود و عنوان روزنامه ها ، اما حساسیت گیرنده عامل محدود کننده است. این امر باعث شد تا آمبروز فلمینگ ، استاد دانشگاه کالج لندن و مشاور مارکونی در مورد روشهای ایجاد پیشرفت فکر کند.
ردیاب مغناطیسی
در حالی که همگرای یکی از اولین ردیاب های موج رادیویی بود ، اما محدودیت های زیادی داشت. نوع دیگری از آشکارسازها که مورد استفاده قرار گرفت آشکارساز مغناطیسی بود که اغلب به دلایل مشخص به مگی معروف شد.
آشکارساز مغناطیسی ، به ویژه در تأسیسات دریایی ، از همگرای بیشتری استفاده کرد. همچنین توسط مارکونی برای انتقال معروف ماوراlantالنهر خود در سال 1901 استفاده شد.
شیر فلمینگ
ایده این پیشرفت بعدی در فناوری گیرنده ریشه در ادیسون در آمریکا داشت. او در حال بررسی دلایل عمر کوتاه لامپ ها بود. پس از مدت کوتاهی داخل لامپ ها سیاه شد و او نمی توانست راهی برای جلوگیری از این مسئله پیدا کند. تصور می شد که کربن حاصل از رشته در داخل شیشه را پوشانده است. در یک آزمایش برای غلبه بر این مشکل ، سیم یا الکترود دوم را در لامپ قرار داد و متوجه شد که اگر انتهای منفی باتری به رشته بخاری و انتهای مثبت آن به الکترود اضافی متصل شود ، بین الکترودها جریان می یابد. او همچنین متوجه شد که باتری معکوس شده است ، پس هیچ جریانی جریان نمی یابد.
در کمال تعجب ، ادیسون نتوانست کاربردی برای این پدیده جالب پیدا کند. فلمینگ که اثر نشان داده شده توسط ادیسون را دیده بود ، تعجب کرد که آیا می توان از آن برای تشخیص امواج رادیویی استفاده کرد؟ او دستیار خود را برای ایجاد آزمایشی تعیین کرد تا بتواند از آن استفاده کند یا خیر. او آن را شیر نوسان خود نامید زیرا همانند شیر آب فقط در جریان دادن جریان در یک جهت عمل می کند
آشکارسازهای کریستال
در حالی که سوپاپ فلمینگ یک پیشرفت بزرگ بود اما چند سال طول می کشید تا فن آوری حرارتی کاملاً مورد استفاده قرار گیرد. یکی از دلایل این امر گران بودن ساخت و اجرا است. تنها در صورت استفاده از ردیاب رادیویی توسط باتری ها می توان آن را تأمین کرد و باتری ها به دلیل قدرت مورد نیاز رشته مدت زیادی دوام نیاوردند. باتری ها نیز بسیار گران بودند زیرا به اندازه امروز تولید نشده اند.
در این مدت کار بر روی انواع دیگر ردیاب ها آغاز شد و منجر به آنچه بعداً به عنوان سبیل گربه معروف شد. این شامل یک کریستال از ماده ای مانند گالنا با یک تکه سیم کوچک فنری بود که در برابر آن برداشته شده بود. آشکارساز به این منظور ساخته شده است که می توان تماس سیم را به نقاط مختلف بلور منتقل کرد و بدین ترتیب بهترین نقطه را برای اصلاح سیگنال و بهترین تشخیص را بدست آورد.
تریودها
با وجود موفقیت سبیل گربه ، کار در توسعه فن آوری حرارتی متوقف نشد. یک آمریکایی به نام لی دو فارست رقیب مارکونی بود و نیاز به تولید فناوری گیرنده داشت که هیچ حق اختراعی را که مارکونی به آن دسترسی داشت نقض نمی کند. برای دستیابی به این هدف ، او زمان زیادی را در تولید آشکارساز حرارتی صرف کرد که حق ثبت اختراعات فلمینگ را نقض نمی کند. وی در دوره زمانی بین 1905 و 1907 تعدادی اختراع ثبت شده را در بر گرفت که شامل پیشرفتهای مختلفی بود که به شکل دریچه تریود که در آن الکترود سومی به نام شبکه وجود داشت ، به اوج خود رسید. او این لوله را Audion نامید. با بهره مندی از عقاید ، بسیار شگفت آور به نظر می رسد که Audion در ابتدا به عنوان یک آشکارساز شبکه نشت استفاده می شود و تا سال 1911 طول کشید تا به عنوان تقویت کننده مورد استفاده قرار گیرد. پس از کشف این واقعیت ، بسیاری از افراد به سرعت از این واقعیت در برنامه های مختلف بهره برداری کردند. یکی از اولین زمینه هایی که در آن از شیرآلات استفاده می شود ، در زمینه تولید تکرار کننده های تلفن بود و اگرچه عملکرد ضعیف بود ، اما در مدارهای تلفنی از راه دور پیشرفت چشمگیری داشتند.
با کشف این که دریچه های تریود می توانند سیگنال ها را تقویت کنند ، خیلی زود متوجه شد که آنها نیز نوسان می کنند. این یک نعمت مختلط بود. این یک نقطه ضعف بزرگ بود زیرا تثبیت این شیرهای اولیه بسیار دشوار بود که برای سیگنالهای بالای چند کیلوهرتز استفاده می شود. اما این واقعیت که می توان از دریچه ها به عنوان اسیلاتور استفاده کرد ، در تولید سیگنال ها مورد بهره برداری قرار گرفت. قبلاً تولید سیگنالهای با فرکانس بالا دشوار بود. در صورت نیاز به سیگنالهای ثابت ، تکنیکهای الکترومکانیکی باید مورد استفاده قرار می گرفتند و اینها محدودیتهای فرکانسی واضحی داشتند. با استفاده از شیرآلات امکان ساخت نوسانگرهای الکترونیکی نسبتاً فشرده وجود داشت.
گیرنده های TRF
هنگامی که تریود به عنوان تقویت کننده تاسیس شد ، تفاوت چشمگیری در عملکرد گیرنده رادیویی ایجاد می کند زیرا اجازه می دهد سیگنال های ورودی تقویت شوند. قبلاً بیشتر مجموعه ها از ردیاب های کریستالی استفاده می کردند و حتی با وجود یک هوای بزرگ ، سطح سیگنال ها پایین بود. معرفی دریچه تریود باعث تقویت سیگنال ها می شود تا ایستگاه های دورتر یا ضعیف تر شنیده شوند. اما تقریباً در همه موارد به دلیل مشکلات پایداری این دستگاه های اولیه ، از شیر به عنوان تقویت کننده صدا استفاده می شد.
برای دستیابی به سود کافی ، بیش از یک سوپاپ مورد نیاز بود و از آنجا که هزینه آنها بسیار زیاد بود ، مردم به دنبال استفاده بهینه از آنها بودند. روشی که بسیار موفقیت آمیز بود در سال 1913 معرفی شد و شامل استفاده از بازخورد مثبت به شکل ردیاب احیاgen بود. این پیشرفت چشمگیری در سطوح سود قابل دستیابی ایجاد کرد. ایده ثابت شد که این گیرنده های احیا بسیار موفق هستند. مقدار بازخورد را می توان به نقطه نوسان تنظیم کرد ، و این میزان بهره و انتخاب را بسیار افزایش می دهد ، و این نوع گیرنده را قادر می سازد تا سایر اشکال را انجام ندهد.