无线电作品中的无线电波常常在数百万公里的范围内传输音乐、谈话、图片和数据——这种无线电波每天都以不同的方式进行！ 虽然无线电波对人们来说是看不见的，但它们彻底改变了整个社会。 无论我们谈论的是移动电话、婴儿监视器、无绳电话，还是数以千计的其他无线技术中的任何一种，它们都通过无线电波进行通信。 以下是一些基于无线电波的常用技术： AM和FM收音机广播无绳电话门遥控器无线网络遥控玩具电视广播手机GPS接收器业余无线电卫星通信警察无线电控制时钟还有很多...... 甚至雷达和微波炉也在通过无线电波努力工作。 如果通信和导航卫星等这些设备都不起作用，现代航空领域也一样——飞机要依靠十多种无线电系统才能工作。 现在流行的无线上网也用收音机，这意味着以后的生活会更方便！ 有趣的是，无线电作为核心技术是一项简单而不可思议的技术。 一个简单的无线电发射器和接收器可以用一到两美元的几个最值来制造。 为什么这么简单的事情可以成为当今世界的技术基石，探索这个过程非常有趣。 在本文中，我们将探索无线电技术，以便您能够充分了解如何使这些事情成为可能。 收音机的简单和难以置信，大约在 19 世纪末，正是因为这种简单使得几乎每个人都可以进行早期的实验。 那么多少钱呢？ 请看下面的例子：拿一块新的 9 伏电池和一个硬币。 找一个AM收音机，调到只有静音的音阶。 然后将电池靠近天线，快速敲击两端的电池（这样可以瞬间连接）。 您将从收音机中听到，这是由硬币的周转和断开连接产生的。 通过用硬币轻敲 9 伏电池的两端，可以产生 AM 收音机可以接收的无线电波。 电池和硬币的组合构成了无线电发射器！ 它不能传输任何有用的信息（只是静态的），也不能传输很远的距离（只有几厘米，因为没有对距离进行优化）。 但是如果你使用这种静电攻丝，你可以使用这个原始设备和几厘米以外的几厘米。 如果你想稍微做点什么，你可以使用一个金属文件和两个引线。 连接锉柄和 9 伏电池。 连接另一根电线和电池的另一端，然后在锉刀上来回刷。 如果是在黑暗中进行，当电线末端连接到文件并断开时，可以看到弱的9伏电火花沿着文件延伸。 将文件靠近 AM 收音机，您还会听到很多静电声音。 在早期的无线电中，发射器被称为火花线圈，在高压（例如，20,000 电压）下可以产生持续的电流。 高压下的大量火花犹如火花塞中所见，同时又可以扩散得更远。 现在，这样的发射器是非法的，因为它占用了整个无线电频谱，但在早期，由于使用无线电波的人并不多，这使得它普遍适用并且运行良好。 在前面的几个元素中，我们看到使用静电传输非常简单。 但是，所有无线电都用于使用连续正弦波传输信息（音频、视频、数据）。 现在我们使用连续正弦波，因为有太多不同的人和设备无法同时使用无线电波。 如果有办法看到无线电波，你会发现周围有成千上万种不同的无线电波（以正弦波的形式）——电视广播、AM和FM广播、警察和消防广播、卫星电视传输、手机通话、GPS信号等。 如今，无线电波的使用更加惊人（更多信息请参见无线电频谱工作原理）。 每个不同的无线电信号使用不同的正弦波频率，这也是区分它们的一种方式。 任何无线电都由两部分组成：发射器接收器发射器携带某种信息（可能是语音、电视图像、无线调制解调器数据或其他内容），将其编码为正弦波，通过无线电波传输。 接收器接收无线电波，从接收到的正弦波中解码信息。 发射器和接收器使用天线来发射和捕获无线电信号。 婴儿监视器几乎是无线电技术最简单的应用。 它由发射器和安装在婴儿房中的父母组成，用于监控孩子的接收器。 以下是一些典型的婴儿监护仪： 调制模式：调制模式（AM）频率范围：49MHz频率数量：1或2个发射器功率：0.25瓦（不用担心“调制”、“频率”等术语—— - 接下来，你会解释。）典型的婴儿监视器，左边是接收器，右边是发射器：发射器放置在婴儿房，本质上是一个微型“无线电台”。 父母携带接收器在房子周围监视婴儿。 通常的传输距离限制在61米左右。 手机也是一种无线电接收设备，一种更复杂的设备（更多信息请参见手机工作原理）。 手机还包括发射器和接收器，两者同时工作，可以理解数百个不同的频率，在不同的频率之间自动切换。 下面是一些重要特的典型模拟： 调制模式：FM (FM) 频率范围：800MHz 频率：1664（832 个供应商，每个地区有两个供应商） 发射器功率：3 瓦 典型的手机包含发射器和接收器，两者都在不同的频率。 带手机塔的手机可在3-5公里内转移。 带上电池和杆子，可以初步了解无线电发射器的工作原理。 在电磁铁的工作原理中，你会发现，如果电池的两极相连，电池通过导线传输电流（电子流）。 移动的电子会在导线周围产生磁场，这个磁场对罗盘来说很强。 我们假设它是平行放置在离电池5厘米处的电池上并联。 如果将非常敏感的电压测量连接到这根导线上，则出现以下情况： 每次第一根导线与电池连接和断开时，都可以找到第二根导线上的电压和电流。 微小的变化，任何变化的磁场都能在导体中产生电场——这是发电机的基本原理。 因此：电池在第一根导线中产生电流。 移动的电子会在导线周围产生磁场。 磁场延伸到第二根导线。 当第一根导线中的磁场发生变化时，第二根导线中的电子开始流动。 值得注意的是，当连接和断开电池时，只有第二根导线中有电流。 只有当磁场发生变化时，导线中才会产生电流。 当电池打开和断开时（打开电池时磁场消失），所以第二条线只能在这两个瞬间产生电流。 要制作一个简单的无线电发射器，您需要做的是在电线中产生快速变化的电流。 您可以通过快速打开和断开电池来做到这一点，如下所示：连接电池时，电线中的电压为 1.5 伏，断开时，电压为 0 伏。 通过快速打开和断开电池，形成一个在 0-1.5 伏之间变化的方波。 更好的方法是形成连续变化的线材。 最简单的（也是平滑的）波形是正弦波，如下图所示： 正弦波在两个电压之间平滑，例如10伏到-10伏之间。 形成一个正弦波并在电线中流动，这使得一个简单的无线电发射器。 形成正弦波非常简单，只需使用几个电子元件——一个电容和一个电感就可以产生正弦波，并将无线电波放大成强大的信号（更多信息参见振荡器的工作原理）。 这是一个简单的晶体管原理图）。 通过将信号传输到天线，可以将正弦波传输到空气中。 频率：正弦波的特征之一是它的频率。 正弦波的频率是指以秒为单位上下振荡的次数。 收听 AM 无线广播时，收音机通常会调整为每秒 1 万个周期（众所周知的赫兹）。 例如，AM 标度上的 680 是指每秒 680,000 个周期。 FM 无线电信号在 100 亿范围内运行，因此 FM 标度上的 101.5 是指每秒产生 15 万个周期的正弦波。 如果有正弦波信号和通过天线发射正弦波的发射机，那么无线电台就在那里。 唯一的问题是这个正弦波不包含任何信息。 我们需要通过一种方法来调制这种无线电波，将信息编码成无线电波。 常用的正弦波调制方式有XNUMX种：脉冲调制(PM)-PM模式，简单地切换正弦波。 这是发送停泊代码的简单方法。 PM 调制并不常见，但一个很好的例子是将信号传输到无线电控制时钟的无线电系统。 PM 发射机可以覆盖整个美国。 AM-AM-AM 广播电台的图像部分和电视信号用于对信息进行编码。 在幅值上，正弦波的幅值（峰间电压）发生变化。 例如，人的语音产生的正弦波增加了幅度的幅度。 FM (FM) - FM 广播电台和数百种无线电技术（包括电视信号、无绳电话、手机等）在频率上使用。 FM的优势在很大程度上是没有静态电影。 在频率调制中，发射器的正弦波频率对信息信号产生微小的变化。 如果使用正弦波调制信息，则可以传输信息。 这是生活中的一个例子。 给汽车上的 AM 收音机调音——例如，AM 刻度 680 的正弦波——发射器以 680.9 Histra 的频率发射（正弦波以每秒 680,000 个周期重复）。 通过改变发射器的正弦波幅度，将DJ的声音调制到载波上。 对于大规模振幅无线电，放大器可以将信号放大到大约 50,000 瓦。 然后天线将无线电波发送到空中。 那么车上的AM收音机（接收机）是如何接收到发射机发出的680.hematic信号并提取有用信息（DJ声音）的呢？ 步骤如下： 除非你只是坐在发射器旁边，否则两个无线电接收器都需要一个天线来接收发射到空中的无线电波。 AM天线只是一根简单的电线或金属棒，用来增加发射器电波的面积，使其与金属的面积接触。 无线电接收器需要调谐器。 天线可以接收数千个正弦波。 调谐器的任务是从天线接收到的数千个无线电信号中分离出一个正弦波。 在这个例子中，调谐器被调整到接收到的 680,000 个信号。 调谐器采用共振原理工作。 即调谐器与某个频率共振并放大它，而忽略空气中的所有其他频率。 用电容和电感制作谐振器很容易（看振荡器的工作原理，了解电感和电容是如何一起工作构成调谐器的）。 调谐器只允许收音机接收一个频率 (680.09 Hhemhez) 的正弦波。 现在收音机需要从正弦波中提取 DJ。 这是通过称为选择或解调器的无线电实现的。 在本例的 AM 收音机中，检测器由称为二极管的电子元件组成。 次级管向一个方向流动，另一个方向的电流停止，从而截断了一半的电波，如下图所示： 然后将收音机放大并发送到扬声器（或耳机）。 放大器由一个或多个晶体管组成（晶体管越多意味着放大倍数越大，因此扬声器的音量就越大）。 它是扬声器中 DJ 的声音。 在FM收音机中，只有检测器不同，其他都是一样的。 在调频收音机中，检波器将频率变化转化为声音，但天线、调谐器、放大器基本相同。 在强 AM 信号的情况下，只有一个无线电接收器可以由两个组件和一些电线组成。 步骤非常简单 - 以下是所需的组件： 次级管 - 您可以在 Radio Shack 链购买二极管。 部件号为 276-1123。 两根电线 - 有一根大约 15-20 米的电线。 Radio SHACK 部件号是 278-1224 是最好的，但实际上有任何电线。 小金属桩用于接地（或发射器附近的保护导轨或金属支架）。 水晶耳机 - 不幸的是 Radio Shack 不单独出售。 不过，Radio Shack 出售水晶收音机套件（零件号 28-178），包括耳机、二极管、电线和调谐器（不需要在发射器旁边工作），总价为 10 美元。 现在您需要找到 AM 无线电发射塔及其附近（即 1.6 公里），以便设备正常工作。 您可以按如下方式进行： 地面金属桩或找到金属栅栏。 剥去3m长电线的绝缘层，在桩/栏杆上剥去10环，确保连接牢固。 这是地线。 连接接地另一端的二极管。 再取一根线，3-6米长，一端接二极管的另一端。 这根线作为天线。 要将其放在地上或挂在树上，必须确保的一端不能暴露在地面上。 将耳塞的引线连接到二极管的任一端，如图：此时，如果将耳塞放在耳朵中，就可以听到广播电台——这可能是最简单的无线电接收器了！ 如果距离车站远，这个超级简单的项目是行不通的，但至少说明无线电接收器可以这么简单。 下面介绍其工作原理。 您刚刚接收到的所有无线电信号的天线，但因为它非常靠近发射器，所以这无关紧要。 附近的信号以百万次的强度压制任何其他信号。 因为距离发射器足够近，天线也接收到大量能量——这些能量足以驱动耳机！ 因此，不需要调谐器或电池或其他任何东西。 如前所述，二极管充当 AM 信号检测器的角色。 因此，尽管缺少调谐器和放大器，您仍然可以听到收音机发射的声音！ Radio Shack 出售的晶体收音机套件 (28-178) 包含两个附加组件：电感器和电容器。 这两个组件可以组成一个调谐器来扩大无线电接收频率范围。 有关更多信息，请参阅振荡器的工作原理。 您可能会注意到，几乎所有人都知道收音机（如手机、汽车收音机等）都有天线。 天线有不同的形状和尺寸，这取决于要接收的天线频率。 各种各样的天线，从一根又长又硬的电线（如大多数汽车上的 AM/FM 收音机的天线），到一些奇怪的东西，如卫星圆盘天线。 无线电发射器还可以使用极高的天线塔传输信号。 无线电发射机中天线的作用是向空中发射无线电波。 在接收机中，天线的意义是尽可能多地捕捉发射机的能量，提供给调谐器。 对于距离数百万公里的卫星，美国宇航局（NASA）使用直径为 60 米的巨大碟形天线华体会最新地址。 最合适的天线尺寸与要发射或接收的天线的信号频率有关。 这种关系与光速的距离和电子设备的移动距离有关。 光速是每秒300,000万公里。 在下一页，我们将使用这个数字来计算现实生活中天线的尺寸。 假设无线电塔设置为 680AM 广播电台。 并且发送正弦波的频率是 68.hematic。 在一个正弦波周期中，发射器将天线中的电子向一个方向移动，然后将其拉回； 然后移动它，然后移回。 换句话说，正弦波在一个周期内，电子运动的方向会改变四次。 如果变送器工作在 680.hematic，则表示在 (1 / 680,000) 0.00000147 秒内完成一个循环。 季度周期中的时间为 0.0000003675 ​​秒。 电子可以在 0.11 ​​秒内从 0.0000003675 公里传输。 这意味着在 680.hematic 频率下工作的发射器大约有 110 米长。 因此，AM 广播电台需要一个高塔。 对于工作在 900 亿 (900 MHz) 频率的手机，最合适的天线长度约为 8.3 厘米。 这就是电话天线如此短的原因。 您可能会注意到，汽车中的 AM 无线电天线并没有 90 米那么长——只有几米长。 如果加长，天线的接收能会更好，但在城市中，AM收音机已经足够强大，因此天线长度是否最合适完全可以忽略。 您可能想知道为什么当无线电发射器发射某种信息时无线电波可以从天线传播。 为什么无线电波可以传播数百万公里？ 为什么天线不像电线连接到电池上，它只是天线附近的磁场？ 考虑这个问题的一个简单方法是：当电流进入天线时，它确实会在天线周围产生磁场。 我们还了解到，磁场可以在发射器附近的另一根电线中产生电场（电压和电流）。 事实上，天线在空气中产生的磁场也在空气中产生感应电场。 那么这个电场就会在空气中感应出一个磁场，这个磁场应该感觉到另一个电场，这个电场又应该感觉到另一个磁场，这样循环下去。