Radiolähetin/vastaanotin - from scratch

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Jos sinulla olisi hallussa lukion (tai vastaavan) tiedot fysiikasta ja sinulle annettaisiin tehtäväksi suunnitella toimiva radiolähetin ja/tai -vastaanotin, miten etenisit? (Oletamme tietenkin laitteen olevan kohtuullisen yksinkertainen - ei mikään huipputuote) Muita ehtoja: laitteen tulee toimia 9 - 12 voltin tasavirtalähteellä.

Mehän tiedämme homman hoituvan esim siten, että 1) mikrofonilla muutetaan ääniaalto analogiseksi signaaliksi 2) saatu signaali täytynee vahvistaa 3) ja jollakin lailla liittää toisaalla laitteessa tuotettuun kantoaaltoon 4) joka puolestaa pusketaan antennin kautta eetteriin.

Vastaanotin toimii sitten vähän niinkuin päinvastoin.

Yritetäänpä edetä sellaiseen vaiheeseen, jossa mietitään, miksi piirissä tulee johonkin kohtaan juuri 100 ohmin vastus eikä 30 myyF kondensaattori.

Kommentit (6)

Vierailija

Radioviesti voidaan koodata joko amplitudilla tai taajuudella. Jos yritettäisiin kasata radio AM (amplitudimodulaatio) asemien kuunteluun.

Antenni kokoaa radioaaltoja ja muuntaa ne useampitaajuiseksi vaihtovirraksi. Nyt olisi ensimmäiseksi ilmeisesti rakennettava jonkilainen suodin, joka suodattaa halutun kanavan aallonpituuden. Siihen voidaan käyttää piiriä, jossa virta oskilloi kondensaattorin ja kelan välissä. Ne pitää mitoittaa siten, että piirin resonanssitaajuus on kuunneltavan kanavan taajuus. Silloin nimittäin kondensaattori suodattaa liian matalia taajuuksia pois, kela liian suuria ja resonanssitaajuutta ei suodata kumpikaan; paitsi tietenkin piiriin kuuluva epäideaalisuus - vastus.

- Kondensaattori koostuu kahdesta vastakkain olevasta levystä, joiden välissä on eriste. Se ei päästä tasavirtaa lävitseen, mutta päästää vaihtovirtaa, joten kondensaattori suodattaa pois matalia taajuuksia, mutta ei korkeita.

- Kelassa kulkeva sähkövirta indusoi (luo) magneettikentän; sähkövirran muutos voimistaa magneettikenttää joka vastustaa virran muutosta, joten kela suodattaa pois korkeita taajuuksia.

Lisäksi jossakin vaiheessa tarvitaan virran vahvistusta, jotta saataisiin korvinkuultavaa ääntä. Tähän voidaan käyttää transistoreja tai operaatiovahvistimia.

Tietääkö kukaan miten kidekone tomii. Onko kide siinä vahvistimena?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005
kingofthelake
Jos sinulla olisi hallussa lukion (tai vastaavan) tiedot fysiikasta ja sinulle annettaisiin tehtäväksi suunnitella toimiva radiolähetin ja/tai -vastaanotin, miten etenisit? (Oletamme tietenkin laitteen olevan kohtuullisen yksinkertainen - ei mikään huipputuote) Muita ehtoja: laitteen tulee toimia 9 - 12 voltin tasavirtalähteellä.

...

Yritetäänpä edetä sellaiseen vaiheeseen, jossa mietitään, miksi piirissä tulee johonkin kohtaan juuri 100 ohmin vastus eikä 30 myyF kondensaattori.

Tuossa on kyllä ihan pakko marssia ensi alkuun kirjastoon, ja alkaa syventämään tietoja sähkötekniikasta, elektroniikasta ja radiotekniikasta. Lukion oppimäärällä ei radiolaitteita suunnitella.

Mutta jos hieman mietitään, niin valitsisin AM-modulaation sen yksinkertaisuuden vuoksi. Lähettimeen pitäisi tehdä ensin oskillaattori. Peruskytkennän saa aikaan CMOS-invertteristä ja kiteestä. Tuo tuottaa kyllä rajusti korkeampia harmonisia, eli radiohäiriöitä, mutta koska tässä haetaan yksinkertaisuutta, unohdetaan ne. Sanotaan joku 10 MHz on aika hyvä taajuusvalinta.

Sitten tuo kantoaalto pitää moduloida. Siihen on olemassa hienoja sekoittimia sun muita, mutta pidetään homma äärimmäisen yksinkertaisena. Muutetaan moduloitava signaali operaatiovahvistimella sopivalle DC- ja amplituditasolla ja ohjataan sillä fet-transistoria. Perstuntumalta lähtisin BF245:stä. Oskillaattorin kantoaalto siis johtetaan vastuksen ja tuon transisitorin läpi.

Sitten vaan kytketään piirin maa valtakunnanverkon maadoitukseen ja otetaan vastuksen ja fetin välistä antenni. Antenneita on jos jonkinlaisia, mutta pitääksemme asiat yksinkertaisina valitsemme parin metrin johdonpätkän, perustelut lukiotyyliin ohittaen.

Vastaanottimeksi käy kidekone. Sen rakennetta en jaksa selostaa, kun se löytyy Googlella. Virrat päälle ja testi alkakoon. Kuuluvuus lienee huono ja kantama lyhyt. Tarvitsemme siis RF-vahvistimen lähettimemme ja lähetysantennin väliin. Oikeasti RF-vahvistimien suunnittelu on vaikeaa, mutta kun tietoa moisen homman haastavuudesta ei opeteta lukiossa, niin ei piitata siitä vaan tökitään koekytkentälevylle yhteisemitterikytketty yhden transistorin, vaikka BC547:n perusvahvistinaste ja toivotaan parasta. Tehdään toinen mokoma vahvistamaan kidekoneelta tulevaa demoduloitua signaalia.

Ja johan kuuluu - nimittäin ovelta koputus. Siellä on poliisi ja telehallintokeskuksen virkamies, jotka takavarikoivat laittoman lähettimesi ja muistavat sinua sakolla. Kas kun radiolähettimien teko ei ole pelkkää elektroniikkaa, vaan myös juridiikka näyttelee keskeistä roolia.

Jyde
Seuraa 
Viestejä594
Liittynyt29.8.2005

Kun nyt haetaan yksinkertaisuutta, voimme lienee unohtaa koko moduloinnin ja käyttää sähkötystä pätkimällä kantoaaltoa, kuten ensimmäisissä radiolähetteissä.

Kunhan yritän joskus olla asiallinen...

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005
Jyde
Kun nyt haetaan yksinkertaisuutta, voimme lienee unohtaa koko moduloinnin ja käyttää sähkötystä pätkimällä kantoaaltoa, kuten ensimmäisissä radiolähetteissä.

Tuo on toisaan vielä yksinkertaisempaa. Ja hienompaa, noin markkinamiestermein. Se kun on jo ihka aito digitaalinen radio.

Uusimmat

Suosituimmat