Введение и мотивация
Цель этого Instructable состоит в том, чтобы продемонстрировать, как спроектировать и построить резонаторную схему, которая позволит нам настроиться на данную AM-радиочастоту. Мы также кратко обсудим, как передаются радиочастоты и как работает амплитудная модуляция (АМ).
Оборудование и материалы
Ниже перечислены материалы, необходимые для построения и тестирования этой схемы.
- макетировать
- осциллограф
- Генератор функций
- Источник питания
- Переменный конденсатор
- Индуктор - стержень и катушка; можно сделать вручную
- AM радио антенна (опционально)
- Стальной стержень
- Кабель, магнитные провода
- Коммерческое радио - для тестирования
Совет перед началом:
Используйте коммерческое радио (которое, как вы знаете, уже работает), чтобы проверить свое рабочее пространство, чтобы убедиться, что вы сможете принимать радиосигнал AM. Некоторые здания имеют AM-изоляцию и блокируют AM-сигналы даже для коммерческих радиостанций. Вы также можете принять к сведению, какие радиостанции кажутся наиболее сильными в вашем регионе, если вы хотите получить лучший шанс что-то поднять.
Расходные материалы:
Шаг 1: Проектирование Резонатора
Проектирование Резонатора
Резонатор представляет собой полосовой фильтр, который отфильтровывает частоты вне некоторого диапазона с центром на его характеристической резонансной частоте. Полосовой фильтр состоит из индуктора и конденсатора параллельно. Резонансная частота (в герцах) фильтра будет
где L индуктивность индуктора в Генри и С Емкость конденсатора в Фарадах. (Для получения дополнительной информации о цепях фильтра, посмотрите на это).
Частоты радиосигналов AM находятся в диапазоне от 500 кГц до 1600 кГц. В идеале, чтобы получить доступ к этому широкому диапазону частот AM, вам потребуется переменный конденсатор с достаточно широким диапазоном, чтобы дать резонансную частоту около 500 кГц при максимальной емкости и частоту около 1600 кГц при наименьшей емкости для индуктивность L , Переменные конденсаторы труднее найти, чем катушки индуктивности, поэтому, вероятно, будет наиболее целесообразно сначала найти достойный переменный конденсатор, а затем изготовить индуктор с соответствующей индуктивностью.
Важно: имейте в виду, что любой элемент в вашей схеме, вероятно, будет вносить некоторую индуктивность или емкость, поэтому ваши вычисления не будут идеальными. Желательно попытаться охватить более широкий диапазон частот, чем кажется необходимым, чтобы обеспечить некоторый предел погрешности.
Если вы решите использовать внешнюю АМ-антенну, она внесет значительную индуктивность в вашу резонаторную цепь. Подумайте о том, чтобы расположить антенну параллельно с вашей специальной индуктивностью, если вы предпочитаете ошибочно использовать меньшую индуктивность, и последовательно с вашей индуктивностью, если вы предпочитаете большую индуктивность. Обратите внимание, что использование внешней антенны не является необходимым, потому что стержень и катушка индуктивности будут действовать как антенна. Если вы не используете внешнюю антенну, вам необходимо иметь катушку индуктивности.
Если вы можете измерить индуктивность вашей антенны, обратите внимание, что индукторы последовательно добавляются как
и индукторы параллельно добавить как
Шаг 2: Создание индуктора
Создание индуктора
Изготовить собственный индуктор так же просто, как обмотать проволоку вокруг стержня. Тем не менее, важно рассчитать необходимое количество витков провода, учитывая ширину провода и стержня, материал стержня и желаемую индуктивность. Этот веб-сайт полезен для расчета индуктивности катушки провода с учетом радиусов проволоки и стержня, относительной проницаемости материала стержня и числа витков провода в катушке. Относительную проницаемость материала вашей удочки довольно просто найти. Общие значения относительной проницаемости могут варьироваться от 1 для воздуха, дерева и алюминия до 100 для стали и до 640 для феррита.
Хотя создание катушки с меньшим числом витков кажется соблазнительным, чтобы сэкономить вам некоторую работу, имейте в виду, что наличие большего числа витков на вашей катушке обеспечивает гораздо больший предел погрешности.
Шаг 3: Имитация радиостанции
Имитация радиостанции
Поскольку очень трудно точно определить индуктивность и емкость вашего резонаторного контура, очень полезно настроить ваш резонатор на очень чистый, сильный сигнал известной частоты. К счастью, это не сложно сделать с генератором функций, и это позволит вам контролировать частоту вашей собственной моделируемой радиостанции!
Во-первых, вам нужно будет обернуть несколько витков проволоки вокруг стального стержня. Количество витков провода или размеры стержня и провода не должны иметь для этого значения, поскольку цель этой катушки состоит в том, чтобы просто создать магнитное поле, воспринимаемое вашей антенной (либо стержень и катушка индуктивности, выполненные в предыдущий шаг или внешняя антенна, если вы используете один). Подключите концы катушки к выходу вашего функционального генератора и установите на выходе функционального генератора частоту радиостанции, которую вы хотите попробовать снять. Изменяющееся во времени напряжение функционального генератора будет вызывать изменение тока, протекающего через проволочную катушку, что, в свою очередь, создает изменяющееся во времени магнитное поле. Это магнитное поле будет воспринято вашей антенной и интерпретировано как радиочастота.
Шаг 4: Настройка на симулированную радиостанцию
Настройка на симулированную радиостанцию
Теперь, когда вы создали свою собственную радиостанцию, поместите катушку рядом с вашей антенной, чтобы ваш сигнал был сильным и четким. Посмотрите на выход вашего резонатора на осциллограф. Сигнал от вашей катушки должен быть достаточно очевидным, но попробуйте отрегулировать емкость вашего переменного конденсатора, чтобы увидеть, можете ли вы заметить разницу. Как только вы убедитесь, что вы видите сигнал от вашей имитируемой радиостанции, отрегулируйте переменный конденсатор, пока сигнал, который вы видите, не станет максимальным. Эта конфигурация должна быть идеальной емкостью для приема радиосигнала с частотой, установленной генератором функций.
Шаг 5: настройка на настоящий AM-сигнал
Настройка на настоящий AM-сигнал
Как только вы нашли конфигурацию, которую хотите использовать, чтобы подобрать нужную частоту, выключите генератор функций. Ваш резонатор должен быть настроен на прием радиосигналов этой частоты, но вам все же может потребоваться немного подстроить конденсатор, чтобы убедиться, что вы выбираете радиочастоту как можно лучше.
Обратите внимание, что принимаемый вами сигнал не является аудиосигналом, то есть вы не можете передать этот выход на динамик и ожидать прослушивания радиопередачи. Радиосигналы AM являются амплитудно-модулированными, поэтому аудиосигнал модулируется по несущей (см. Иллюстрацию ниже).
На дисплее осциллографа амплитудно-модулированный сигнал может выглядеть примерно так:
Чтобы получить аудиосигнал, необходимо создать демодулятор для демодуляции сигнала AM, но это тема для другого дня.
