Эволюция радиоприемников

[ut4ubz]

https://www.euroscientist.com/the-evolution-of-radio-receivers/

Эволюция радиоприемников

14 апреля 2022 г. EuroScientist

Радиоприемник — один из таких гаджетов, которым люди пользуются уже много поколений. После изобретения радиосвязи Гульельмо Маркони в 1895 году Маркони также изобрел первый радиоприемник. Радиоприемник — это электронное устройство, которое может только принимать радиосигналы и может преобразовывать радиосигналы в звук и звук. Радиоприемник может принимать радиосигналы различных частот, настраиваясь на определенную частоту. Эти частоты бывают двух типов – амплитудная модуляция (АМ) и частотная модуляция (ЧМ). Радиоприемник, способный принимать любой аналоговый звук на частоте AM/FM, называется аналоговым радиоприемником, и в течение многих лет люди использовали аналоговые радиоприемники.

С момента изобретения аналогового радио Маркони в 1895 году многие компании начали производство радиоприемников. Первым появился De Forest RJ6 в 1916 году, а позже на рынке появилось много аналоговых радиоприемников, таких как Sony TR-63 (1957) и HH Scott 350 (1961), и они были первыми аналоговыми радиоприемниками такого рода. После появления цифровой электроники и цифровой радиопередачи рынок начали завоевывать цифровые радиоприемники — приемники, способные принимать цифровое аудиовещание (DAB) — цифровую радиопередачу. В 2003 году Pure выпустила PocketDAB 1000, и это был первый в мире карманный цифровой радиоприемник, способный воспроизводить радиостанции DAB. Однако радиоприемники стали более разнообразными, когда в них были внедрены интернет-технологии, что позволило компаниям внедрить интернет-радиоприемники. Интернет-радиоприемник может быть либо приложением для компьютера, либо автономным приемником, подключенным к Интернету для приема интернет-радиостанций. Интернет-радиоприемник Kerbango от 3com был первым автономным интернет-радиоприемником 21 века. Это изменение в технологии радиоприемников вышло за рамки интернет-радио — после появления программно-определяемого радио (SDR). Приемник SDR — это радиоприемник, который может принимать как аналоговые, так и цифровые радиопередачи, но может настраиваться и управляться с помощью программного обеспечения. Это стало возможным после внедрения технологии изготовления System-on-a-Chip (SoC), и в 2007 году компания Broadcom выпустила первый SDR-приемник на базе процессора BCM21551. Такие SDR-радиоприемники стали популярны среди радиолюбителей и любителей USB. ключ с чипом демодулятора Realtek RTL2832U/R820T2 часто используется такими энтузиастами в качестве SDR-приемника. Технология радиоприемников менялась много раз с момента изобретения первого радиоприемника, и радиоприемники становятся умнее с появлением различных новых технологий.

Типы радиоприемников

Есть в основном две категории радиоприемников – аналоговые и цифровые. В аналоговую категорию входит AM- или FM-приемник, но также может быть и комбинированный приемник. Среди цифровых приемников это может быть радиоприемник AM/FM HD или приемник DAB/DAB+. Интернет-радиоприемники также являются цифровыми радиоприемниками, но могут принимать радиостанции только при подключении к Интернету.

1. Аналоговые радиоприемники: эти типы радиоприемников могут принимать аналоговые радиопередачи на частотах AM/FM. Раньше были только АМ-радиоприемники, и люди использовали аналоговые АМ-радиоприемники для прослушивания новостей и музыки. Первая временная радиостанция и радиовещание были созданы Гульельмо Маркони в 1895 году, и после этого многие радиостанции начали транслировать новости, музыку, художественную литературу и т. Д. На частотах AM. С тех пор люди начали использовать AM-приемники. После изобретения FM-радио Эдвином Армстронгом в 1933 году компания General Electric предложила идею FM-вещания в 1940 году и показала, что FM-радиовещание лучше, чем AM, и менее подвержено электромагнитным помехам. В то время General Electric запустила FM-радиостанцию ​​(WGFM), но позже была продана в 1980 году, и теперь она называется WRVE (99,5 МГц) и также известна как 99,5 - The River. FM-вещание также может передавать стереомузыку, а WEFM (в районе Чикаго) и WGFM (в Скенектади, Нью-Йорк) были названы первыми стереофоническими FM-станциями. После появления FM-радиовещания на рынке начали расти FM-радиоприемники, и многие приемники поставлялись с функциями приема как AM / FM.

• АМ-радиоприемники:

AM-радиоприемники способны принимать только AM-радиочастоты. AM-радиостанции передают радиосигналы с использованием технологии, называемой амплитудной модуляцией, или сокращенно AM. Сначала это началось с кристаллического радиоприемника в 1904 году, а затем в 1906 году появились радиоприемники на электронных лампах; после изобретения электронных ламп Ли Де Форестом. Носить с собой везде радиоприемник в то время было непросто из-за его громоздкой конструкции, но вскоре после изобретения транзистора в 1947 году радиоприемники стали портативными и стали меньше по размеру. AM-радиоприемник способен принимать AM-радиопередачи, которые могут быть длинноволновыми (LW), средневолновыми (MW) и коротковолновыми (SW) частотами. Диапазон частот длинных волн (LW) составляет 30–300 кГц, и большинство старых AM-радиоприемников могли принимать длинноволновые радиопередачи. Длинноволновые сигналы могут передаваться на расстояние до 2 000 км, но также наблюдался прием на расстоянии 17 000 км. Radio Algerie/Chaine 1 (198 кГц) в Алжире, RTL (234 кГц) во Франции, Médi 1 (171 кГц) в Марокко и Polskie Radio (216 кГц) в Польше — некоторые AM-радиостанции, вещающие в диапазоне длинных волн с большой мощностью. антенны. Диапазон частот средних волн (MW) составляет 525–1710 кГц, и большинство местных радиостанций в мире все еще вещают на средних волнах с 1920-х годов. Средневолновые станции можно принимать локально, но ночью радиосигналы могут распространяться на расстояние до 2000 км, а станции можно услышать из другого города или страны. Диапазон частот коротких волн (КВ) составляет 3–30 МГц, и многие международные радиостанции вещают на коротковолновых частотах, потому что коротковолновые сигналы могут передаваться на расстояние в несколько тысяч километров, с одного континента на другой. Коротковолновые радиосигналы могут распространяться по всему миру, потому что они отражаются ионосферой, подобно зеркалу, отражающему свет. Среди всех типов АМ-частот только коротковолновые частоты можно услышать из разных уголков мира с помощью любого обычного АМ-радиоприемника.

Первым коммерческим AM-радиоприемником был RJ6, произведенный компанией De Forest Radio Telephone And Telegraph в 1916 году. После изобретения супергетеродинных радиоприемников Эдвином Армстронгом многие компании, такие как Zenith Electronics (США), представили AM-радиоприемники, такие как модель 12S-568 и модель 7G605 1942 года — первая портативная радиостанция. Большинство радиоприемников на электронных лампах были созданы для приема длинных и средних частот только потому, что в то время коротковолновое вещание не было распространено. Philips также была одной из таких компаний, которая начала производство радиоприемников на электронных лампах в 1927 году и стала крупнейшим в мире производителем AM-радиостанций.

Кредит: Ли де Форест

После изобретения транзистора (электронного компонента) в начале 1950-х годов многие компании, такие как Sony, Zenith, RCA, DeWald и Crosley, начали производство различных типов AM-радиоприемников, способных также принимать коротковолновые частоты. Sony TR-63, выпущенная в 1957 году, была первым транзисторным радиоприемником массового производства, что привело к проникновению транзисторных радиоприемников на массовый рынок.

Источник: https://m.facebook.com/ilmagicobox/photos/a.1916934968546200/2730037630569259/?type=3

После золотого века радио в 1950-х годах и в связи с увеличением числа международных радиостанций многие компании начали производство приемников мирового диапазона. Приемник мирового диапазона способен принимать любую AM-радиостанцию, транслируемую на длинноволновых, средневолновых или коротковолновых частотах. Многие компании, такие как Sony, Sangean, Grundig и Philips, производили приемники мирового диапазона на основе транзисторов.

• FM-радиоприемники: FM-радиоприемники могут принимать только FM-радиостанции. FM-радиостанции передают радиосигналы с помощью технологии, называемой частотной модуляцией, или сокращенно FM. Эта технология была изобретена Эдвином Армстронгом в 1933 году и проверена компанией General Electric в 1940 году. General Electric также запустила первую в мире FM-радиостанцию ​​​​под названием WGFM / WRVE - 99,5 The River в 1939 году, а также это было первое в мире стерео FM-вещание. станция в мире. После этого многие FM-радиостанции начали вещание по всему миру, а FM-радиоприемники стали пользоваться популярностью среди слушателей. Многие компании начали производить FM-радиоприемники, и компания HH Scott (США) изготовила и продала первый FM-радиоприемник — модель 350 в 1961 году.

Источник: https://i.pinimg.com/736x/4e/ea/63/4eea631f46545c1eb4dfab4816220570–lwren-scott-vinyl-records.jpg

Позже компании начали производить радиоприемники с режимами AM и FM, и сегодня большинство радиоприемников могут принимать частоты AM и FM. Приемники AM/FM стали настолько популярными, что многие продукты, такие как будильники, CD/MP3-плееры, плееры, портативные колонки и т. д., производились со встроенным AM/FM-радио. Sony Walkman был одним из таких популярных продуктов, который поставлялся с приемником AM/FM. Однако многие радиоприемники, выпускаемые сегодня, также поставляются без режима AM. Из-за сокращения количества слушателей AM многие компании в настоящее время не интегрируют AM-приемники с FM-радиоприемниками. Сегодня только некоторые модели радиоприемников имеют оба режима AM / FM, а приемники мирового диапазона, производимые такими компаниями, как Degen и Tecsun, имеют такие функции. Однако из-за роста числа пользователей смартфонов и интеграции FM-приемников в смартфоны количество слушателей AM со временем сократилось.

Кредиты: Дебоджит Ачарджи

Аналоговые приемники принимают аналоговые радиосигналы с помощью телескопической или рамочной антенны. Полученные радиосигналы затем усиливаются радиочастотным (РЧ) усилителем и смешиваются с волнами генератора. Затем усилитель промежуточной частоты (ПЧ) отправляет усиленные сигналы на детектор, который обнаруживает звук и подает его на аудиоусилитель. Аудиоусилитель, наконец, усиливает звук и делает его слышимым с помощью динамика.

Частоты радиовещания и стандарты изготовления радиоприемников регулируются Федеральной комиссией по связи (FCC) США, и компании должны следовать стандартам, регулируемым FCC. По этой причине почти все радиоприемники, производимые фирменными компаниями, могут принимать только частоты коммерческих радиостанций, но не могут принимать частоты других видов связи, такие как частоты эфирного или полицейского диапазонов.

2. Цифровые радиоприемники. Цифровые радиоприемники работают только с цифровой радиопередачей или интернет-вещанием, а цифровой радиоприемник преобразует цифровые аудиосигналы, полученные из цифровых радиосигналов, в аналоговый звук. Этот аналоговый звук затем преобразуется в звук с помощью аналогового аудиоусилителя. Цифровые радиосигналы могут быть как сжатыми, так и несжатыми, но обычно они сжимаются в формате MP2. Различные типы цифровых радиоприемников включают в себя: приемники цифрового аудиовещания (DAB), HD Radio и интернет-радио. Первыми появились приемники цифрового аудиовещания (DAB) в 90-х годах, а 1 июня 1995 года Норвежская радиовещательная корпорация (NRK) запустила первый в мире канал DAB (NRK Klassisk). На рынке появилось много приемников DAB, и PocketDAB 1000 был первым в мире карманным приемником DAB, выпущенным Pure International в 2003 году. Через несколько лет после появления приемников DAB многие компании, такие как Sangean, Sony, представили на рынке радиоприемники HD. , TEAC, Yamaha, JVC, Kenwood и Pioneer. Такой HD-радиоприемник был способен принимать цифровые радиосигналы AM/FM. Поскольку станции HD-радиовещания работали только в некоторых странах, таких как США и Канада, такие HD-радиоприемники не могли массово выйти на международный рынок. Позже, в нулевых, среди интернет-пользователей стали популярны интернет-радиоприемники, и такой радиоприемник требует подключения к интернету для воспроизведения любой интернет-радиостанции. Это было либо приложение, используемое на компьютере, либо автономный приемник, подключенный к Интернету. Интернет-радиоприемник Kerbango от 3com был первым автономным интернет-радиоприемником, но автономные приемники не могли доминировать на рынке из-за легкой доступности приложений интернет-радио, которые могли воспроизводить интернет-радиостанции при использовании на компьютере (подключенном к сети). Интернет). Но на этом история не заканчивается — после появления процессоров System-on-a-Chip (SoC) стала возможной работа приемника Software Defined Radio (SDR). Приемник SDR — это радиоприемник, который может использоваться для приема радиосигналов с помощью компьютера и управляется с помощью программного обеспечения. Процессор BCM21551 от Broadcom был первым SoC, использованным в приемнике SDR в 2007 году. С тех пор многие компании выпустили на рынок множество типов приемников SDR, а USB-ключ с чипом демодулятора Realtek RTL2832U/R820T2 также можно использовать в качестве приемника SDR. , и он очень популярен среди радиолюбителей. В настоящее время многие компании, такие как Yaesu (США), производят приемопередатчики со встроенными функциями SDR.

• Цифровое аудиовещание (DAB): приемник цифрового аудиовещания (DAB) может принимать только радиопередачи DAB/DAB+. Трансляция DAB использует цифровые радиосигналы для передачи звука и может предложить больше радиостанций с той же полосой пропускания. Вот почему она лучше, чем аналоговая FM, но качество звука будет плохим, если полоса пропускания меньше 192 кбит/с. Кроме того, качество приема приемников DAB ухудшается, если уровень сигнала падает ниже критического порога, тогда как качество приема FM ухудшается медленно с уменьшением сигнала, обеспечивая эффективное покрытие большей площади. Норвежская радиовещательная корпорация (NRK) запустила первый в мире канал DAB 1 июня 1995 года (NRK Klassisk). BBC и Шведское радио (SR) также запустили свои первые цифровые радиопередачи DAB 27 сентября 1995 года. DAB. С тех пор многие компании уже начали производство приемников DAB. Постепенно многие страны перешли на DAB и приемники DAB стали популярны в мире. Такие компании, как Pure International Ltd (Великобритания), начали производство приемников DAB, и это была первая компания в мире, которая впервые произвела приемники DAB. В 2003 году Pure выпустила PocketDAB 1000, первое в мире карманное цифровое радио.

Источник: https://mans.io/images/1125470/1306145.jpg

Многие другие компании, такие как Pioneer, Tecsun, Revo, Tivoli, Geneva и т. д., производят радиоприемники DAB. Более новая версия вещания DAB, называемая DAB+, запущена во многих странах, и многие новые приемники DAB производятся для работы с DAB+, но старые не могут. Однако более новые приемники DAB+ обратно совместимы и также могут принимать передачи DAB. Из-за множества преимуществ технологии DAB многие AM/FM-радиостанции полностью перешли на DAB, но это не относится к США, поскольку в Северной Америке большинство радиостанций используют технологию HD-радио вместо DAB. цифровое радиовещание.

Кредит: Дебоджит Ачарджи

Радиоприемники DAB используют технологию декодирования цифровых радиосигналов для воспроизведения радиостанции. Тюнер в цифровом виде настраивает радиочастоту, а сигналы мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) демодулируются демодулятором OFDM. Демодулированные сигналы используются детектором канала, а цифровые сигналы настроенной станции используются демультиплексором и декодером пакетов для использования цифровых сигналов различными службами и воспроизведения звука. Каждый из этих компонентов приемника управляется контроллером через шину управления, и пользовательские входы также используются контроллером через пользовательский интерфейс.

• Радиоприемник HD: этот тип радиоприемника может принимать только цифровые радиосигналы AM/FM, которые также известны как внутриполосные на канале (IBOC). Радио высокой четкости является торговой маркой технологии IBOC, которая использует стандартную радиочастоту для передачи звука и данных. Цифровые данные передаются чуть выше и ниже аналогового звука радиосигнала, так что звук можно слушать либо в цифровом HD-режиме, либо как обычный аналоговый звук. Радиовещание в формате HD в основном доступно в США, Канаде и Мексике. Он был выбран Федеральной комиссией по связи США (FCC) в 2002 году в качестве метода цифрового аудиовещания для Соединенных Штатов и является единственной цифровой системой, одобренной FCC для цифрового AM/FM-вещания в Соединенных Штатах. С тех пор на рынке появилось много HD-радиоприемников. Sangean, Sony, TEAC, Yamaha, JVC, Kenwood и Pioneer — некоторые популярные компании, производящие HD-радиоприемники. Sangean HDR-16 и Sparc SHD-BT1 — это некоторые HD-радиоприемники, доступные на рынке и в интернет-магазинах, таких как Amazon.

• Интернет-радиоприемники: Интернет-радиоприемники работают путем кодирования потокового аудио, транслируемого через Интернет, и преобразования его в аудиосигнал. Интернет-радиоприемник может быть либо автономным аппаратным устройством (встроенной системой), либо прикладным программным обеспечением, работающим в любой операционной системе. Интернет-радио было создано Карлом Маламудом. В 1993 году Маламуд запустил «Интернет-разговорное радио», которое было «первым ток-шоу на компьютерном радио, в котором каждую неделю брали интервью у компьютерного эксперта». С тех пор многие интернет-радиостанции начали вещание онлайн, а международные станции, такие как BBC World Service, также начали вещание онлайн. На рынке доступно множество автономных интернет-радио, и интернет-радиоприемник Kerbango от 3com был первым автономным интернет-радиоприемником, который позволял людям слушать интернет-радиостанции без ПК.

Источник: https://techland.time.com/wp-content/uploads/sites/15/2011/08/kerbango.jpg?w=586

Также можно слушать любую онлайн-радиостанцию, используя любую интернет-радиостанцию, используя любое мобильное приложение или программное обеспечение для ПК. Программное обеспечение для ПК, такое как Scream Radio от Steamcore ( https://www.screamer-radio.com/ ), представляет собой программное обеспечение для интернет-радио, которое можно использовать на ПК с Windows для прослушивания онлайн-радиостанций. Чтобы слушать любую онлайн-радиостанцию ​​с помощью интернет-радиоприемника, необходимо получить URL-ссылку на потоковую передачу. Многие веб-сайты, такие как https://www.internet-radio.com/ , размещают онлайн-радиостанции, но для получения ссылки на потоковую передачу вам необходимо загрузить файл списка воспроизведения M3U и открыть его с помощью текстового редактора, например блокнота. После открытия файла списка воспроизведения в блокноте вы увидите URL-адрес потоковой передачи в виде веб-адреса с номером порта (пример: http://us4.internet-radio.com:8266/ ). Вам нужно скопировать эту URL-ссылку и использовать ее с вашим интернет-радиоприемником для воспроизведения этой радиостанции.

Это кажется очень простым способом прослушивания онлайн-радиостанций, но есть много радиостанций, которые не используют статическую URL-ссылку для потоковой передачи своих радиостанций, и она всегда зашифрована. Такие радиостанции можно воспроизводить только на их официальном сайте или в мобильном приложении. Многие международные радиостанции, такие как Voice of America и China Radio International, используют зашифрованные радиопотоки.

Кредит: Дебоджит Ачарджи

Интернет-радиоприемники также могут работать с использованием микроконтроллера, такого как ESP32, и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Микроконтроллер должен быть запрограммирован для декодирования пакетов интернет-радио. При подключении к Интернету через Wi-Fi пользователь может настроиться на интернет-станцию ​​с помощью интерфейса контроллера, и информация о станции отображается на экране.

устройство отображения, подключенное к микроконтроллеру. Декодированные сигналы подаются на ЦАП и преобразуются в аналоговый звук, который воспроизводится с помощью подключенного динамика.

• Программно-определяемое радио (SDR): радиоприемник SDR работает с помощью программного обеспечения для выполнения различных задач обработки радиосигналов, таких как настройка и фильтрация радиосигналов. В отличие от традиционного радиоприемника, в котором различные электронные компоненты, такие как фильтры, фиксаторы, усилители, модуляторы/демодуляторы, детекторы и т. д., реализованы аппаратно, в SDR-приемнике такие компоненты также реализованы программно и могут управляться с помощью компьютера/встроенных систем.

Первый SDR был разработан исследовательской группой американского предпринимателя и ученого по имени Ульрих Л. Роде во время работы по контракту Министерства обороны США в RCA в 1982 году, и в нем использовался чип COSMAC (Complementary Symmetry Monolithic Array Computer). Однако практическое коммерческое применение SDR стало возможным благодаря компании Broadcom с помощью технологии RF CMOS. Компания продемонстрировала это, интегрировав SDR в единую систему-на-чипе (SoC) смешанного сигнала с процессором BCM21551 в 2007 году.

Источник: https://www.passion-radio.com/668-large_default/rtl-sdr-r820t2.jpg

Источник: http://sandsoftwaresound.net/wp-content/uploads/2020/09/Airspy-sdr-sharp.jpg

С тех пор многие компании представили на рынке приемники SDR для любительского использования. Любой USB-ключ с чипом демодулятора Realtek RTL2832U/R820T2 можно использовать в качестве приемника SDR с помощью компьютера и программного обеспечения SDR, такого как SDRSharp. Он работает в диапазоне частот от 25 МГц до 1800 МГц и поддерживает как аналоговый (AM/FM), так и цифровой (DAB) радиоприем. Более подробная информация доступна на https://www.rtl-sdr.com/ .

Кредит: Бебоджит Ачарджи

Аппаратное обеспечение приемника SDR работает вместе с аппаратным обеспечением подключенного компьютера. Различные компоненты приемника управляются аппаратным обеспечением компьютера в соответствии с конфигурацией программного обеспечения. Радиосигналы, принимаемые антенной, подключенной к оборудованию SDR, используются гибким радиочастотным оборудованием SDR. Только гибкость радиочастотного оборудования позволяет работать во многих различных режимах с помощью программного обеспечения. Отфильтрованные радиосигналы преобразуются в цифровые данные и используются для формирования каналов и преобразования частоты дискретизации. Затем эти данные используются компьютером для дальнейшей обработки для вывода данных для аудио.

Многие радиостанции AM / FM прибегают к цифровой передаче, а также используют каналы интернет-радио. Несмотря на то, что качество звука цифровой радиопередачи превосходно, цифровая передача по-прежнему имеет некоторые недостатки по сравнению с традиционной аналоговой передачей. И одним из самых больших недостатков является то, что цифровые передачи, такие как DAB, имеют ограниченный радиус действия. Аналоговые радиосигналы AM (особенно SW) могут передаваться на тысячи миль из одной страны в другую, но это невозможно с цифровыми радиопередачами, такими как DAB. Кроме того, чтобы использовать интернет-радиоприемник, необходимо иметь активное высокоскоростное подключение к Интернету, которое не является бесплатным.

Таким образом, аналоговая радиотехнология обладает некоторыми хорошими характеристиками, которые делают ее победителем в некоторых наихудших сценариях, таких как сбой сети (для интернет-радио) и электромагнитные помехи (которые вызывают потерю данных для цифровых передач), и это одна из лучших технологий, когда-либо созданных.

Автор: Дебоджит Ачарджи

Автор является инженером-программистом и любит разбираться в различных программных технологиях. Кроме того, он также любит писать статьи, связанные с наукой и технологиями. Он написал много статей, связанных с программными технологиями и информатикой, и обладает знаниями о различных программных технологиях, таких как роботизированная автоматизация процессов (RPA), искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML), блокчейн, DevOps, управление базами данных, а также знает множество языков программирования. Кроме того, он также знает о различных мультимедийных программах, используемых для редактирования аудио/видео и производства. Его страсть к компьютерам заставляет его много работать, и он считает, что успех в жизни приходит только благодаря упорному труду и хорошим навыкам.

[UY0FF]

Внимательнейшим образом изучив данную информацию я вдруг уразумел, что у меня до сих пор нет радиоприёмников системы DAB, HD и интернет-радиоприёмника (то что имеется в смартфоне я естественно к этому не отношу)... А годы -то идут и "уходят"... Кстати детекторного приёмника я увы у себя тоже не нашёл. 

Радиоприёмник прямого усиления не в счёт.