Radiomottaker - Radio receiver

En bærbar batteridrevet AM/FM-kringkaster, som brukes til å lytte til lydsending fra lokale radiostasjoner .

En moderne kommunikasjonsmottaker , brukt i toveis radiokommunikasjonsstasjoner for å snakke med eksterne steder med kortbølgeradio .

Jente som lytter til vakuumrørradio på 1940 -tallet. Under radioens gullalder , 1925–1955, samlet familier seg for å lytte til hjemmemottakeren om kvelden

I radiokommunikasjon er en radiomottaker , også kjent som en mottaker , en trådløs eller ganske enkelt en radio , en elektronisk enhet som mottar radiobølger og konverterer informasjonen de bærer til en brukbar form. Den brukes med en antenne . Antennen fanger opp radiobølger ( elektromagnetiske bølger ) og konverterer dem til små vekselstrømmer som påføres mottakeren, og mottakeren trekker ut ønsket informasjon. Mottakeren bruker elektroniske filtre til å skille det ønskede radiofrekvenssignalet fra alle de andre signalene som tas opp av antennen, en elektronisk forsterker for å øke signalets effekt for videre behandling, og gjenoppretter til slutt ønsket informasjon gjennom demodulering .

Radiomottakere er viktige komponenter i alle systemer som bruker radio . Informasjonen som mottas av mottakeren kan være i form av lyd, bevegelige bilder ( fjernsyn ) eller digitale data . En radiomottaker kan være et separat stykke elektronisk utstyr eller en elektronisk krets i en annen enhet. Den mest kjente typen radiomottaker for de fleste er en kringkastingsradiomottaker, som gjengir lyd som sendes av radiosendingsstasjoner , historisk sett den første massemarkedsradioapplikasjonen. En kringkastingsmottaker kalles vanligvis en "radio". Imidlertid er radiomottakere veldig mye brukt på andre områder av moderne teknologi, på fjernsyn , mobiltelefoner , trådløse modemer og andre komponenter i kommunikasjon, fjernkontroll og trådløse nettverkssystemer.

Kringkast radiomottakere

Den mest kjente formen for radiomottaker er en kringkastingsmottaker, ofte bare kalt en radio , som mottar lydprogrammer beregnet for offentlig mottak som sendes av lokale radiostasjoner . Lyden gjengis enten av en høyttaler i radioen eller en øretelefon som kobles til en kontakt på radioen. Radioen krever elektrisk strøm , levert enten av batterier inne i radioen eller en strømledning som kobles til en stikkontakt . Alle radioer har en volumkontroll for å justere lydstyrken til lyden, og en slags "tuning" -kontroll for å velge radiostasjonen som skal mottas.

Modulasjonstyper

Modulering er prosessen med å legge til informasjon til en radiobærerbølge .

AM og FM

To typer modulasjon brukes i analoge radiokringkastingssystemer; AM og FM.

Ved amplitudemodulering (AM) varieres styrken til radiosignalet av lydsignalet. AM -kringkasting er tillatt i AM -kringkastingsbåndene som er mellom 148 og 283 kHz i langbølgeområdet , og mellom 526 og 1706 kHz i mellomfrekvensområdet (MF) for radiospekteret . AM -kringkasting er også tillatt i kortbølgebånd , mellom 2,3 og 26 MHz, som brukes til internasjonale fjernsynssendinger.

Ved frekvensmodulasjon (FM) varieres frekvensen til radiosignalet noe av lydsignalet. FM -kringkasting er tillatt i FM -kringkastingsbåndene mellom 65 og 108 MHz i området med svært høy frekvens (VHF). De eksakte frekvensområdene varierer noe i forskjellige land.

FM -stereoradiostasjoner sender i stereofonisk lyd (stereo) og sender to lydkanaler som representerer venstre og høyre mikrofon . En stereomottaker inneholder ekstra kretser og parallelle signalveier for å gjengi de to separate kanalene. En mono mottaker, derimot, mottar bare en enkelt lydkanal som er en kombinasjon (sum) av venstre og høyre kanal. Selv om AM -stereosendere og -mottakere eksisterer, har de ikke oppnådd populariteten til FM -stereo.

De fleste moderne radioer kan motta både AM- og FM -radiostasjoner, og har en bryter for å velge hvilket bånd som skal mottas; disse kalles AM/FM -radioer .

Digital lydkringkasting (DAB)

Digital audio broadcasting (DAB) er en avansert radioteknologi som debuterte i noen land i 1998 som overfører lyd fra terrestriske radiostasjoner som et digitalt signal i stedet for et analogt signal som AM og FM gjør. Fordelene er at DAB har potensial til å gi lyd av høyere kvalitet enn FM (selv om mange stasjoner ikke velger å sende i så høy kvalitet), har større immunitet mot radiostøy og forstyrrelser, utnytter knappere radiospektrum båndbredde bedre og gir avanserte brukerfunksjoner som elektronisk programguide , sportskommentarer og bildeserier. Ulempen er at den er inkompatibel med tidligere radioer, slik at en ny DAB -mottaker må kjøpes. Fra 2017 tilbyr 38 land DAB, med 2100 stasjoner som betjener lytteområder som inneholder 420 millioner mennesker. USA og Canada har valgt å ikke implementere DAB.

DAB -radiostasjoner fungerer annerledes enn AM- eller FM -stasjoner: en enkelt DAB -stasjon sender et bredt 1500 kHz båndbreddesignal som bærer fra 9 til 12 kanaler som lytteren kan velge mellom. Kringkastere kan overføre en kanal med en rekke forskjellige bithastigheter , slik at forskjellige kanaler kan ha ulik lydkvalitet. I forskjellige land sender DAB -stasjoner enten i Band III (174–240 MHz) eller L -båndet (1.452–1.492 GHz).

Resepsjon

Den signalstyrken for radiobølger avtar jo lenger de reiser fra senderen, slik at en radiostasjon kan kun mottas innenfor et begrenset område av sin sender. Rekkevidden avhenger av senderens kraft, mottakerens følsomhet, atmosfærisk og intern støy , samt eventuelle geografiske hindringer som åser mellom sender og mottaker. AM -kringkastingsbånds radiobølger beveger seg som bakkebølger som følger jordens kontur, slik at AM -radiostasjoner kan mottas pålitelig på hundrevis av mils avstand. På grunn av deres høyere frekvens kan ikke FM -bånds radiosignaler reise langt utover den visuelle horisonten; begrense mottaksavstanden til ca. 64 km, og kan blokkeres av åser mellom sender og mottaker. Imidlertid er FM -radio mindre utsatt for forstyrrelser fra radiostøy ( RFI , sferics , statisk) og har høyere troskap ; bedre frekvensrespons og mindre lydforvrengning enn AM. Så i mange land sendes seriøs musikk bare av FM -stasjoner, og AM -stasjoner spesialiserer seg på radionyheter , snakkradio og sport. I likhet med FM, reiser DAB -signaler etter siktlinje, slik at mottaksavstander er begrenset av den visuelle horisonten til omtrent 48–64 km.

Typer kringkastingsmottaker

En sengen klokkeradio som kombinerer en radiomottaker med en vekkerklokke

Radioer er laget i en rekke stiler og funksjoner:

• Bordradio - En selvstendig radio med høyttaler designet for å sitte på et bord.
• Klokkeradio - En nattbordet radio som også inkluderer en vekkerklokke . Vekkerklokken kan settes til å slå på radioen om morgenen i stedet for en alarm, for å vekke eieren.
• Tuner - EnAM/FM -radiomottaker i høy kvalitet i et komponent hjemmelydsystem . Den har ingen høyttalere, men sender ut et lydsignal som mates inn i systemet og spilles gjennom systemets høyttalere.
• Bærbar radio - en radio drevet av batterier som kan bæres med en person. Radioer er nå ofte integrert med andre lydkilder i CD -spillere og bærbare mediespillere .
  • Boom box - et bærbart batteridrevetstereolydsystem i høy kvalitet i form av en boks med håndtak, som ble populær på midten av 1970 -tallet.
  • Transistorradio - en eldre betegnelse for en bærbar radiomottaker i lommestørrelse. Transistorradioer blegjort mulig ved oppfinnelsen av transistoren og utviklet på 1950 -tallet, og var enormt populære i løpet av 1960- og begynnelsen av 1970 -årene, og endret publikums lyttevaner.
• Bilradio - En AM/FM -radio integrert i dashbordet til et kjøretøy, brukt til underholdning mens du kjører. Nesten alle moderne biler og lastebiler er utstyrt med radioer, som vanligvis også inneholder en CD -spiller .
• Satellittradiomottaker - abonnementsradiomottaker som mottar lydprogrammering fra en direktesendt satellitt . Abonnenten må betale en månedlig avgift. De er stort sett designet som bilradioer.
• Kortbølgemottaker - Dette er en kringkastingsradio som også mottar kortbølgebåndene. Den brukes til korte bølger .
• AV-mottakere er en vanlig komponent i et HD- systemeller hjemmekinoanlegg ; i tillegg til å motta radioprogrammering, vil mottakeren også inneholde bytte- og forsterkningsfunksjoner for å koble sammen og kontrollere de andre komponentene i systemet.

Andre applikasjoner

Radiomottakere er viktige komponenter i alle systemer som bruker radio . I tillegg til kringkastingsmottakerne beskrevet ovenfor, brukes radiomottakere i et stort utvalg elektroniske systemer i moderne teknologi. De kan være et separat utstyr (en radio ), eller et undersystem som er integrert i andre elektroniske enheter. En transceiver er en sender og mottaker kombinert i en enhet. Nedenfor er en liste over noen av de vanligste typene, organisert etter funksjon.

• Kringkasting av fjernsynsmottak - TVer mottar et videosignal som representerer et bevegelig bilde, sammensatt av en sekvens av stillbilder og et synkronisert lydsignal som representerer den tilhørende lyden. Den TV-kanalen mottas av en TV opptar en bredere båndbredde enn et audiosignal, fra 600 kHz til 6 MHz.
  • Terrestrisk fjernsynsmottaker , kringkastings -fjernsyn eller bare fjernsyn (TV) - Fjernsyn inneholder en integrert mottaker ( TV -tuner ) som mottar gratis kringkastings -TV fra lokale TV -stasjoner på TV -kanaler i VHF- og UHF -båndet.
  • Satellitt-TV- mottaker-en set-top-boks som mottar abonnement på direkte kringkasting av satellitt-TV og viser den på en vanlig TV . En taket parabolantenne mottar mange kanaler alle er modulert på en K _u båndmikrobølge nedlink- signal fra en geostasjonær direkte kringkasting satellitt 22000 miles (35000 km) over jorden, og signalet blir omformet til et lavere mellomfrekvens og transportert til boksen gjennom en koaksialkabel. Abonnenten betaler en månedlig avgift.
• Toveis talekommunikasjon -En toveis radio er en lydsender / mottaker , mottaker og sender i samme enhet, som brukes for toveis person-til-person talekommunikasjon. Radioforbindelsen kan være halv dupleks , ved hjelp av en enkelt radiokanal der bare én radio kan sende om gangen. slik at forskjellige brukere bytter på å snakke ved å trykke på en trykk og snakk -knapp på radioen som slår på senderen. Eller radiokoblingen kan være full dupleks , en toveis kobling som bruker to radiokanaler, slik at begge kan snakke samtidig, som i en mobiltelefon.
  • Mobiltelefon - en bærbar telefon som er koblet til telefonnettet med radiosignaler som utveksles med en lokal antenne kalt et celletårn . Mobiltelefoner har svært automatiserte digitale mottakere som arbeider i UHF- og mikrobølgebåndet som mottar den innkommende siden av dupleks -talekanalen, i tillegg til en kontrollkanal som håndterer oppringing og bytte telefon mellom celletårn. De har vanligvis også flere andre mottakere som kobler dem til andre nettverk: et WiFi -modem , et bluetooth -modem og en GPS -mottaker . Mobiltårnet har sofistikerte flerkanalsmottakere som mottar signalene fra mange mobiltelefoner samtidig.
  • Trådløs telefon - en fasttelefon der telefonen er bærbar og kommuniserer med resten av telefonen med en kort rekkevidde duplex radiolink, i stedet for å bli festet med en snor. Både håndsettet og basestasjonen har radiomottakere som opererer i UHF -båndet som mottar toveis tosidig radioforbindelsemed kort rekkevidde.
  • Citizens band radio -en toveis halv dupleksradio som opererer i 27 MHz-båndet som kan brukes uten lisens. De installeres ofte i kjøretøyer og brukes av lastebilister og leveringstjenester.
  • Walkie-talkie -en håndholdt to-veis radio med kort rekkevidde.
  • 

    Håndholdt skanner
    Skanner - en mottaker som kontinuerlig overvåker flere frekvenser eller radiokanaler ved å gå gjennom kanalene gjentatte ganger og lytte kort til hver kanal for en overføring. Når en sender blir funnet, stopper mottakeren ved den kanalen. Skannere brukes til å overvåke nødpoliti, brann og ambulansefrekvenser, i tillegg til andre toveis radiofrekvenser som innbyggere . Skannemuligheter har også blitt en standardfunksjon i kommunikasjonsmottakere, walkie-talkies og andre toveis radioer.
  • 

    Moderne kommunikasjonsmottaker, ICOM RC-9500
    Kommunikasjonsmottaker eller kortbølgemottaker - en generell lydmottaker som dekker LF- , MF- , shortwave ( HF ) og VHF -båndet. Brukes hovedsakelig med en separat kortbølgesender for toveis talekommunikasjon i kommunikasjonsstasjoner, amatørradiostasjoner og for kortbølgeblytting .
• Enveiskommunikasjon (enkel)
  • Trådløs mikrofonmottaker - disse mottar signalet for kort rekkevidde fra trådløse mikrofoner som brukes på scenen av musikalske artister, offentlige høyttalere og TV -personligheter.
  • 

    Baby overvåkning. Mottakeren er til venstre
    Babymonitor - dette er en babyseng for foreldre til spedbarn som overfører babyens lyder til en mottaker som bæres av foreldrene, slik at de kan overvåke babyen mens de er i andre deler av huset. Mange babymonitorer har nå videokameraer for å vise et bilde av babyen.
• Datakommunikasjon
  • Trådløst (WiFi) modem - en automatisert, kort rekkevidde digital datasender og mottaker på en bærbar trådløs enhet som kommuniserer med mikrobølger med et tilgangspunkt i nærheten, en ruter eller gateway, som kobler den bærbare enheten til et lokalt datanettverk ( WLAN ) for å utveksle data med andre enheter.
  • Bluetooth -modem - en veldig kort rekkevidde (opptil 10 m) 2,4-2,83 GHz datatransceiver på en bærbar trådløs enhet som brukes som erstatning for en kabel- eller kabeltilkobling, hovedsakelig for å utveksle filer mellom bærbare enheter og koble mobiltelefoner og musikkspillere med trådløs øretelefoner.
  • Mikrobølge relé -en langdistanse høy båndbredde punkt-til-punkt dataoverføringslenke som består av en parabolantenne og sender som sender en stråle av mikrobølger til en annen parabolantenne og mottaker. Siden antennene må være i siktlinje , er avstandene begrenset av den visuelle horisonten til 30–40 miles. Mikrobølgekoblinger brukes til private forretningsdata, datanettverk (WAN) og telefonselskaper for å overføre telefonsamtaler og fjernsynssignaler mellom byer.
• Satellittkommunikasjon - Kommunikasjonssatellitter brukes til dataoverføring mellom vidt adskilte punkter på jorden. Andre satellitter brukes til søk og redning, fjernmåling , værmelding og vitenskapelig forskning. Radiokommunikasjon med satellitter og romfartøyer kan innebære svært lange banelengder, fra 35 786 km (22 236 mi) for geosynkrone satellitter til milliarder av kilometer for interplanetære romfartøyer. Dette og den begrensede kraften som er tilgjengelig for en romfartransmitter betyr at svært følsomme mottakere må brukes.
  • Satellittransponder - En mottaker og sender i en kommunikasjonssatellitt som mottar flere datakanaler som bærer fjernsamtaler, fjernsynssignaler. eller Internett-trafikken på et mikrobølge opplink signal fra en satellittbakkestasjon og retransmitterer data til en annen bakkestasjon på en annen nedlink- frekvens. I en direktesendt satellitt sender transponderen et sterkere signal direkte til satellittradio- eller satellitt -TV -mottakere i forbrukernes hjem.
  • Satellittbakkestasjonsmottaker - kommunikasjonssatellitt bakkestasjoner motta data fra kommunikasjonssatellitter i bane rundt jorden. Dype romstasjoner som for eksempel NASAs Deep Space Network mottar de svake signalene fra fjerntliggende vitenskapelige romfartøy på interplanetære leteoppdrag. Disse har store oppvaskantenner rundt 25 meter i diameter og ekstremt følsomme radiomottakere som ligner radioteleskoper . Den RF fremre ende av mottakeren er ofte kryogenisk avkjølt til -195,79 ° C (-320 ° F) av flytende nitrogen for å redusere radiostøy i kretsen.
• Fjernkontroll - Fjernkontrollmottakere mottar digitale kommandoer som styrer en enhet, som kan være like kompleks som et romfartøy eller ubemannet flybil , eller så enkelt som en garasjeportåpner . Fjernkontrollsystemer inkluderer ofte også en telemetrikanal for å overføre data om tilstanden til den kontrollerte enheten tilbake til kontrolleren. Radiostyrt modell og andre modeller inkluderer flerkanalsmottakere i modellbiler, båter, fly og helikoptre. Et kortdistanse radiosystem brukes i nøkkelfrie inngangssystemer .
• Radiolokasjon - Dette er bruk av radiobølger for å bestemme plasseringen eller retningen til et objekt.
  • Radar - en enhet som sender en smal stråle av mikrobølger som reflekteres fra et mål tilbake til en mottaker, som brukes til å lokalisere objekter som fly, romfartøy, missiler, skip eller landkjøretøy. De reflekterte bølgene fra målet mottas av en mottaker som vanligvis er koblet til den samme antennen, og indikerer retningen til målet. Mye brukt i luftfart, skipsfart, navigasjon, værmelding, romfart, systemer for å unngå kollisjoner og militæret.
  • Mottaker for globalt navigasjonssatellittsystem (GNSS), for eksempel en GPS -mottaker som brukes med US Global Positioning System - den mest brukte elektroniske navigasjonsenheten. En automatisert digital mottaker som mottar samtidige datasignaler fra flere satellitter i lav bane rundt jorden. Ved å bruke ekstremt presise tidssignaler beregner den avstanden til satellittene, og fra denne mottakerens plassering på jorden. GNSS -mottakere selges som bærbare enheter, og er også inkorporert i mobiltelefoner, kjøretøyer og våpen, til og med artilleriskjell .
  • VOR -mottaker - navigasjonsinstrument på et fly som bruker VHF -signalet fra VOR navigasjonsfyr mellom 108 og 117,95 MHz for å bestemme retningen til fyret veldig nøyaktig, for luftnavigasjon.
  • Sporemottaker for ville dyr - en mottaker med en retningsantenne som brukes til å spore ville dyr som er merket med en liten VHF -sender, for forvaltning av dyr .
• Annen
  • Telemetri mottaker - denne mottar datasignaler for å overvåke tilstander i en prosess. Telemetri brukes til å overvåke missiler og romskip under flukt, brønnlogging under olje- og gassboring og ubemannede vitenskapelige instrumenter på avsidesliggende steder.
  • Måelmottaker - en kalibrert radiomottaker av laboratoriekvalitet som brukes til å måle egenskapene til radiosignaler. Inneholder ofte en spektrumanalysator .
  • Radioteleskop - spesialisert antenne og radiomottaker som brukes som et vitenskapelig instrument for å studere svake radiobølger fra astronomiske radiokilder i rommet som stjerner, nebulas og galakser i radioastronomi . De er de mest følsomme radiomottakerne som finnes, har store parabolske (parabolen) antenner opp til 500 meter i diameter og ekstremt følsomme radiokretser. Den RF fremre ende av mottakeren er ofte kryogenisk avkjølt ved hjelp av flytende nitrogen for å redusere radiostøy .

Hvordan mottakere fungerer

Symbol for en antenne

En radiomottaker er koblet til en antenne som konverterer noe av energien fra den innkommende radiobølgen til en liten radiofrekvens AC -spenning som tilføres mottakerens inngang. En antenne består vanligvis av et arrangement av metallledere. De oscillerende elektriske og magnetiske feltene til radiobølgen skyver elektronene i antennen frem og tilbake, og skaper en oscillerende spenning.

Den antenne kan være innelukket inne i mottakerens tilfelle, som med ferritt sløyfeantennene av AM radioer og den flate inverterte F antenne av mobiltelefoner; festet på utsiden av mottakeren, som med piskeantenner som brukes på FM -radioer , eller montert separat og koblet til mottakeren med en kabel, som med TV -antenner på taket og parabolantenner .

Mottakerens hovedfunksjoner

Praktiske radiomottakere utfører tre grunnleggende funksjoner på signalet fra antennen: filtrering , forsterkning og demodulering :

Båndpass -filtrering

Symbol for et båndpassfilter som brukes i blokkdiagrammer over radiomottakere

Radiobølger fra mange sendere passerer samtidig gjennom luften uten å forstyrre hverandre og mottas av antennen. Disse kan skilles i mottakeren fordi de har forskjellige frekvenser ; det vil si at radiobølgen fra hver sender svinger med en annen hastighet. For å skille ut det ønskede radiosignalet, lar båndpassfilteret frekvensen til den ønskede radiooverføringen passere, og blokkerer signaler ved alle andre frekvenser.

Båndpassfilteret består av en eller flere resonanskretser (avstemte kretser). Resonanskretsen er koblet mellom antenneinngangen og bakken. Når det innkommende radiosignalet er ved resonansfrekvensen, har resonanskretsen høy impedans og radiosignalet fra den ønskede stasjonen sendes videre til de følgende trinnene i mottakeren. Ved alle andre frekvenser har resonanskretsen lav impedans, så signaler ved disse frekvensene ledes til bakken.

• Båndbredde og selektivitet : Se grafer. Informasjonen ( modulasjon ) i et radiosending er inneholdt i to smale bånd av frekvenser som er kalt sidebånd (SB) på hver side avbærefrekvensen (C) , slik at filteret må passere et bånd av frekvenser, ikke bare en eneste frekvens. Frekvensbåndet mottatt av mottakeren kalles passbåndet (PB) , og bredden på passbåndet i kilohertz kalles båndbredden (BW) . Båndbredden til filteret må være bred nok til å slippe sidebåndene gjennom uten forvrengning, men smal nok til å blokkere forstyrrende overføringer på tilstøtende frekvenser (for eksempel S2 i diagrammet). Mottakerens evne til å avvise uønskede radiostasjoner i nærheten av frekvensen til ønsket stasjon er en viktig parameter kalt selektivitet bestemt av filteret. I moderne mottakerebrukes ofte kvartskrystall , keramiske resonatorer eller overflateakustiske bølgefiltre (SAW) som har skarpere selektivitet sammenlignet med nettverk av kondensator-induktorjusterte kretser.
• Tuning : For å velge en bestemt stasjon, er radioen " tunet " til frekvensen til ønsket sender. Radioen har en urskive eller et digitalt display som viser frekvensen den er innstilt på. Tuning er å justere frekvensen til mottakerens passbånd til frekvensen til den ønskede radiosenderen. Ved å dreie på justeringsknappen endres resonansfrekvensen til den innstilte kretsen . Når resonansfrekvensen er lik radiosenderens frekvens, svinger den avstemte kretsen i sympati, og sender signalet videre til resten av mottakeren.

Den frekvensspekteret av et typisk radiosignal fra en AM eller FM-radio-sender. Den består av en komponent (C) ved bærebølgefrekvensen f _C , med den modulasjon som inneholdes i smale frekvensbånd såkalte sidebånd (SB) like over og under transportøren.

(høyre graf) Hvordan båndpassfilteret velger et enkelt radiosignal S1 fra alle radiosignalene mottatt av antennen. Fra toppen viser grafene spenningen fra antennen som er påført filteret V _inn , overføringsfunksjonen til filteret T og spenningen ved utgangen til filteret V _ut som en funksjon av frekvensen f . Overføringsfunksjonen T er mengden signal som kommer gjennom filteret ved hver frekvens:
${\ displaystyle V _ {\ text {out}} (f) = {\ text {T}} (f) V _ {\ text {in}} (f)}$

Forsterkning

Symbol for en forsterker

Kraften til radiobølgene som tas opp av en mottakerantenne avtar med kvadratet av avstanden fra sendeantennen. Selv med de kraftige senderne som brukes i radiosendingsstasjoner, er mottakeren mer enn noen få kilometer fra senderen, og effekten som mottas av mottakerens antenne er veldig liten, kanskje så lav som picowatt eller femtowatt . For å øke effekten til det gjenopprettede signalet, bruker en forsterkerkrets elektrisk strøm fra batterier eller veggpluggen for å øke signalets amplitude (spenning eller strøm). I de fleste moderne mottakere er de elektroniske komponentene som utfører selve forsterkningen transistorer .

Mottakere har vanligvis flere stadier av forsterkning: radiosignalet fra båndpassfilteret forsterkes til å gjøre det kraftig nok til å drive demodulatoren, deretter blir lydsignalet fra demodulatoren forsterket til å gjøre det kraftig nok til å betjene høyttaleren. Forsterkningsgraden til en radiomottaker måles med en parameter som kalles dens følsomhet , som er minimumsstyrken til en stasjon ved antennen, målt i mikrovolt , nødvendig for å motta signalet tydelig, med et visst signal-støyforhold . Siden det er lett å forsterke et signal i ønsket grad, er grensen for følsomheten til mange moderne mottakere ikke graden av forsterkning, men tilfeldig elektronisk støy som er tilstede i kretsen, noe som kan overdøve et svakt radiosignal.

Demodulasjon

Symbol for en demodulator

Etter at radiosignalet blir filtrert og forsterket, må mottageren trekke ut informasjonsbærende modulasjon signal fra det modulerte radiofrekvensbærebølge . Dette gjøres av en krets som kalles en demodulator ( detektor ). Hver type modulasjon krever en annen type demodulator

• en AM -mottaker som mottar et ( amplitudemodulert ) radiosignal bruker en AM -demodulator
• en FM -mottaker som mottar et frekvensmodulert signal bruker en FM -demodulator
• en FSK -mottaker som mottar frekvensskiftnøkkel (brukes til å overføre digitale data i trådløse enheter) bruker en FSK -demodulator

Mange andre typer modulering brukes også til spesialiserte formål.

Modulasjonssignalet fra demodulatoren blir vanligvis forsterket for å øke styrken, deretter blir informasjonen konvertert tilbake til en form som kan brukes av mennesker av en eller annen type transduser . Et lydsignal som representerer lyd, som i en kringkastingsradio, konverteres til lydbølger av en øretelefon eller høyttaler . Et videosignal som representerer bevegelige bilder, som i en TV -mottaker , konverteres til lys av en skjerm . Digitale data , som i et trådløst modem , brukes som input til en datamaskin eller mikroprosessor , som samhandler med menneskelige brukere.

AM demodulering

Konvoluttdetektorkrets

Slik fungerer en konvoluttdetektor

Den enkleste typen demodulation å forstå er AM demodulation, som brukes i AM radioer å gjenopprette audio modulasjon signal, som representerer lyd og omdannes til lydbølger ved radioens høyttaler . Det oppnås av en krets som kalles en konvoluttdetektor (se krets) , bestående av en diode (D) med en bypass -kondensator (C) på tvers av utgangen.

Se grafer. Den amplitudemodulerte radiosignalet fra den avstemte krets er vist ved (A) . Den raske svingninger er den radiofrekvensbærebølge . Den audiosignal (lyd) er inneholdt i de langsomme variasjoner ( modulasjons ) av amplituden (størrelse) av bølgene. Hvis det ble påført direkte på høyttaleren, kan dette signalet ikke konverteres til lyd, fordi lydutfluktene er de samme på begge sider av aksen, i gjennomsnitt ut til null, noe som ikke ville resultere i ingen netto bevegelse av høyttalermembranen. (B) Når dette signalet sendes som inngang V _I til detektoren, leder dioden (D) strøm i en retning, men ikke i motsatt retning, og tillater dermed strømpulser på bare den ene siden av signalet. Med andre ord, den utbedrer vekselstrømmen til en pulserende likestrøm. Den resulterende spenning V _O tilføres til belastningen R- _L ikke lenger gjennomsnitt null; toppverdien er proporsjonal med lydsignalet. (C) Bypass -kondensatoren (C) lades opp av strømpulsene fra dioden, og spenningen følger pulstoppene, lydbølgens konvolutt. Den utfører en glatting ( lavpassfiltrering ) funksjon, å fjerne de radiofrekvens-bærebølge-pulser, slik at den lavfrekvente audiosignalet for å passere gjennom lasten R _L . Lydsignalet forsterkes og brukes på øretelefoner eller en høyttaler.

Tunet radiofrekvens (TRF) mottaker

Blokkdiagram over en innstilt radiofrekvensmottaker. For å oppnå nok selektivitet til å avvise stasjoner på tilstøtende frekvenser, måtte flere kaskaderte båndpassfiltertrinn brukes. Den stiplede linjen indikerer at båndpassfiltrene må være innstilt sammen.

I den enkleste typen radiomottaker, kalt en tunet radiofrekvens (TRF) mottaker , utføres de tre funksjonene ovenfor: (1) miksen av radiosignaler fra antennen filtreres for å trekke ut signalet fra den ønskede senderen; (2) denne oscillerende spenning sendes gjennom en radiofrekvens (RF) forsterker å øke dens styrke til et nivå tilstrekkelig til å drive demodulatoren; (3) demodulatoren gjenoppretter modulasjonssignalet (som i kringkastingsmottakere er et lydsignal , en spenning som oscillerer ved en lydfrekvenshastighet som representerer lydbølgene) fra den modulerte radiobærerbølgen ; (4) modulasjonssignalet forsterkes ytterligere i en lydforsterker , deretter tilføres det en høyttaler eller øretelefon for å konvertere det til lydbølger.

Selv om TRF -mottakeren brukes i noen få applikasjoner, har den praktiske ulemper som gjør den dårligere enn superheterodyne -mottakeren nedenfor, som brukes i de fleste applikasjoner. Ulempene stammer fra det faktum at filtrering, forsterkning og demodulering i TRF utføres ved høyfrekvensen til det innkommende radiosignalet. Båndbredden til et filter øker med senterfrekvensen, så ettersom TRF -mottakeren er innstilt på forskjellige frekvenser, varierer båndbredden. Det viktigste er at den økende overbelastningen av radiospekteret krever at radiokanaler er plassert veldig tett i frekvens. Det er ekstremt vanskelig å bygge filtre som opererer ved radiofrekvenser som har en smal nok båndbredde til å skille radiostasjoner med nær avstand. TRF -mottakere må vanligvis ha mange kaskade tuningstrinn for å oppnå tilstrekkelig selektivitet. Den Fordeler nedenfor beskriver hvordan superheterodyne mottaker vinner disse problemene.

Superheterodyne -designet

Blokkdiagram over en superheterodyne -mottaker. Den stiplede linjen indikerer at RF -filteret og den lokale oscillatoren må stilles inn samtidig.

Den superheterodyne mottaker, oppfunnet i 1918 av Edwin Armstrong er design brukes i nesten alle moderne mottakere bortsett fra noen få spesialiserte programmer.

I superheterodyne blir radiofrekvenssignalet fra antennen forskjøvet ned til en lavere " mellomfrekvens " (IF), før det behandles. Det innkommende radiofrekvenssignalet fra antennen blandes med et umodulert signal generert av en lokal oscillator (LO) i mottakeren. Blandingen utføres i en ikke -lineær krets som kalles " mikser ". Resultatet ved mikserens utgang er en heterodyne- eller slagfrekvens ved forskjellen mellom disse to frekvensene. Prosessen ligner på måten to musikknoter på forskjellige frekvenser som spilles sammen, produserer en taktnote . Denne lavere frekvensen kalles mellomfrekvensen (IF). Mellomfrekvenssignalet har også de moduleringssidebånd som bærer den informasjon som var tilstede i det opprinnelige RF-signal. IF -signalet passerer gjennom filter- og forsterkerstadier, demoduleres deretter i en detektor og gjenoppretter den opprinnelige modulasjonen.

Mottakeren er enkel å stille inn; for å motta en annen frekvens er det bare nødvendig å endre den lokale oscillatorfrekvensen. Mottakerens stadier etter at mikseren opererer med den faste mellomfrekvensen (IF), slik at IF -båndpassfilteret ikke trenger å justeres til forskjellige frekvenser. Den faste frekvensen gjør at moderne mottakere kan bruke sofistikert kvartskrystall , keramisk resonator eller overflateakustisk bølge (SAW) IF -filtre som har svært høye Q -faktorer , for å forbedre selektiviteten.

RF -filteret på frontenden av mottakeren er nødvendig for å forhindre forstyrrelser fra radiosignaler ved bildefrekvensen . Uten et inngangsfilter kan mottakeren motta innkommende RF -signaler på to forskjellige frekvenser. Mottakeren kan utformes for å motta på en av disse to frekvensene; hvis mottakeren er designet for å motta på en, kan enhver annen radiostasjon eller radiostøy på den andre frekvensen passere gjennom og forstyrre ønsket signal. Et enkelt avstembart RF -filtertrinn avviser bildefrekvensen; siden disse er relativt langt fra ønsket frekvens, gir et enkelt filter tilstrekkelig avvisning. Avvisning av forstyrrende signaler mye nærmere i frekvens til det ønskede signalet, håndteres av de flere skarpt avstemte trinnene i mellomfrekvensforsterkerne, som ikke trenger å endre tuningen. Dette filteret trenger ikke stor selektivitet, men ettersom mottakeren er innstilt på forskjellige frekvenser må den "spore" i takt med den lokale oscillatoren. RF-filteret tjener også til å begrense båndbredden som brukes på RF-forsterkeren, og forhindre at den blir overbelastet av sterke out-of-band-signaler.

Blokkdiagram over en superheterodyne-mottaker med to konverteringer

For å oppnå både god avvisning av bilder og selektivitet, bruker mange moderne superhetmottakere to mellomfrekvenser; dette kalles en dual-conversion eller double-conversion superheterodyne. Det innkommende RF -signalet blir først blandet med ett lokalt oscillatorsignal i den første mikseren for å konvertere det til en høy IF -frekvens, for å tillate effektiv filtrering ut av bildefrekvensen, deretter blandes dette første IF med et annet lokalt oscillatorsignal i et sekund mikser for å konvertere den til en lav IF -frekvens for god båndpassfiltrering. Noen mottakere bruker til og med trippel konvertering .

På bekostning av de ekstra stadiene gir superheterodyne -mottakeren fordelen med større selektivitet enn det som kan oppnås med et TRF -design. Når svært høye frekvenser er i bruk, trenger bare mottakerens innledende trinn å operere ved de høyeste frekvensene; de resterende trinnene kan gi mye av mottakerforsterkningen ved lavere frekvenser som kan være lettere å administrere. Tuning er forenklet sammenlignet med et flertrinns TRF-design, og bare to trinn trenger å spore over tuningområdet. Mottakerens totale forsterkning er delt mellom tre forsterkere ved forskjellige frekvenser; RF-, IF- og lydforsterkeren. Dette reduserer problemer med tilbakemeldinger og parasittiske svingninger som oppstår i mottakere der de fleste forsterkerstadiene opererer med samme frekvens, som i TRF -mottakeren.

Den viktigste fordelen er at bedre selektivitet kan oppnås ved å filtrere ved den lavere mellomfrekvensen. En av de viktigste parameterne til en mottaker er dens båndbredde , frekvensbåndet den godtar. For å avvise forstyrrende stasjoner eller støy i nærheten, kreves en smal båndbredde. I alle kjente filtreringsteknikker øker filterets båndbredde i forhold til frekvensen, så ved å utføre filtreringen ved den lavere , i stedet for frekvensen til det originale radiosignalet , kan man oppnå en smalere båndbredde. Moderne FM- og fjernsynssendinger, mobiltelefoner og andre kommunikasjonstjenester, med sine smale kanalbredder, ville vært umulig uten superheterodyne. ${\ displaystyle f _ {\ text {IF}}}$${\ displaystyle f _ {\ text {RF}}}$

Automatisk forsterkningskontroll (AGC)

Den signalstyrke ( amplitude ) av radiosignalet fra en mottager antenne varierer drastisk, av størrelsesordener, avhengig av hvor langt det er til radiosenderen er, hvor kraftig det er, og utbredelsesforhold langs banen av radiobølger. Styrken på signalet som mottas fra en gitt sender varierer med tiden på grunn av endrede formeringsforhold for banen som radiobølgen passerer gjennom, for eksempel flerveisinterferens ; dette kalles fading . I en AM -mottaker er amplituden til lydsignalet fra detektoren og lydvolumet proporsjonal med amplituden til radiosignalet, så fading forårsaker variasjoner i volumet. I tillegg til at mottakeren er innstilt mellom sterke og svake stasjoner, vil volumet på lyden fra høyttaleren variere drastisk. Uten et automatisk system for å håndtere det, i en AM -mottaker, ville konstant justering av volumkontrollen være nødvendig.

Med andre typer modulering som FM eller FSK varierer ikke amplituden til modulasjonen med radiosignalstyrken, men i alle typer krever demodulatoren et visst område av signalamplitude for å fungere skikkelig. Utilstrekkelig signalamplitude vil forårsake en økning av støy i demodulatoren, mens overdreven signalamplitude vil føre til at forsterkerens stadier overbelastes (metter), noe som forårsaker forvrengning (klipping) av signalet.

Derfor er nesten alle moderne mottakere inkluderer et tilbake styresystem som overvåker det gjennomsnittlige nivået av radiosignal ved detektoren, og justerer forsterkningen av forsterkerne for å gi optimal signalnivået for demodulasjon. Dette kalles automatisk forsterkningskontroll (AGC). AGC kan sammenlignes med den mørke tilpasningsmekanismen i det menneskelige øyet ; når du kommer inn i et mørkt rom, øker øynene for øyet med irisåpningen. I sin enkleste form består et AGC -system av en likeretter som konverterer RF -signalet til et varierende DC -nivå, et lavpassfilter for å jevne ut variasjonene og produsere et gjennomsnittlig nivå. Dette brukes som et styresignal til et tidligere forsterkerstadium, for å kontrollere forsterkningen. I en superheterodyne -mottaker brukes AGC vanligvis på IF -forsterkeren , og det kan være en andre AGC -sløyfe for å kontrollere forsterkningen til RF -forsterkeren for å forhindre at den overbelastes også.

I visse mottakerutforminger som moderne digitale mottakere er et relatert problem DC -forskyvning av signalet. Dette korrigeres av et lignende tilbakemeldingssystem.

Historie

Radiobølger ble først identifisert i den tyske fysikeren Heinrich Hertz 's eksperimenter fra 1887 for å bevise James Clerk Maxwells elektromagnetiske teori . Hertz brukte gnist-eksiterte dipolantenner for å generere bølger og mikrometer gnistgap festet til dipol- og sløyfeantenner for å oppdage dem. Disse primitive enhetene er mer nøyaktig beskrevet som radiobølgesensorer, ikke "mottakere", ettersom de bare kunne detektere radiobølger innenfor omtrent 100 fot fra senderen, og ikke ble brukt til kommunikasjon, men i stedet som laboratorieinstrumenter i vitenskapelige eksperimenter.

Gnistiden

Guglielmo Marconi , som bygde de første radiomottakerne, med sin tidlige gnistsender (høyre) og sammenhengende mottaker (venstre) fra 1890 -årene. Mottakeren registrerer Morsekoden på papirbånd

Generisk blokkdiagram over en uforsterket radiomottaker fra den trådløse telegrafitiden

Eksempel på transatlantisk radiotelegrafmelding registrert på papirbånd av en sifonopptaker ved RCAs mottakssenter i New York i 1920. Oversettelsen av morsekoden er gitt under båndet.

De første radiosenderne , som ble brukt i løpet av de første tre tiårene med radio fra 1887 til 1917, en periode som ble kalt gnisttiden , var gnistgapesendere som genererte radiobølger ved å utlade en kapasitans gjennom en elektrisk gnist . Hver gnist ga en forbigående puls av radiobølger som falt raskt til null. Disse dempede bølgene kunne ikke moduleres til å bære lyd, som i moderne AM- og FM -overføring. Så gnistsendere kunne ikke overføre lyd, og i stedet overføre informasjon med radiotelegrafi . Senderen ble raskt slått av og på av operatøren ved hjelp av en telegrafnøkkel , og skapte pulser med forskjellige lengder av dempede radiobølger ("prikker" og "streker") for å stave ut tekstmeldinger i morsekode .

Derfor trengte de første radiomottakerne ikke å trekke ut et lydsignal fra radiobølgen som moderne mottakere, men oppdaget bare tilstedeværelsen av radiosignalet og produserte en lyd under "prikkene" og "bindestrekene". Enheten som gjorde dette ble kalt en " detektor ". Siden det ikke var noen forsterkende enheter på dette tidspunktet, var mottakerens følsomhet for det meste avhengig av detektoren. Mange forskjellige detektorenheter ble prøvd. Radiomottakere i gnisttiden besto av disse delene:

• En antenne , for å fange opp radiobølgene og konvertere dem til små radiofrekvente elektriske strømmer .
• En avstemt krets , bestående av en kondensator koblet til en trådspole, som fungerte som et båndpassfilter for å velge ønsket signal ut av alle signalene som ble tatt opp av antennen. Enten kondensatoren eller spolen var justerbar for å stille mottakeren til frekvensen til forskjellige sendere. De tidligste mottakerne, før 1897, hadde ikke avstemte kretser, de reagerte på alle radiosignaler som ble hentet av antennene deres, så de hadde liten frekvensdiskriminerende evne og mottok en sender i nærheten. De fleste mottakere brukte et par avstemte kretser med spolene magnetisk koblet , kalt en resonant transformator (oscillasjonstransformator) eller "løs kobler".
• En detektor , som ga en puls av likestrøm for hver mottatt dempet bølge.
• En indikator som en øretelefon , som konverterte strømpulsene til lydbølger. De første mottakerne brukte en elektrisk klokke i stedet. Senere mottakere i kommersielle trådløse systemer brukte en Morse -sifonopptaker , som besto av en blekkpenn montert på en nål som var svingt av en elektromagnet (et galvanometer ) som tegnet en strek på et papirbånd i bevegelse . Hver streng med dempede bølger som utgjør en morse "prikk" eller "bindestrek" fikk nålen til å svinge over, noe som førte til en forskyvning av linjen, som kunne leses av båndet. Med en slik automatisert mottaker behøvde en radiooperatør ikke å kontinuerlig overvåke mottakeren.

Signalet fra gnistgapssenderen besto av dempede bølger gjentatt med en lydfrekvenshastighet, fra 120 til kanskje 4000 per sekund, så i øretelefonen hørtes signalet ut som en musikalsk tone eller buzz, og morsekoden "prikker" og "bindestreker" "hørtes ut som pip.

Den første personen som brukte radiobølger til kommunikasjon var Guglielmo Marconi . Marconi oppfant lite selv, men han trodde først at radio kunne være et praktisk kommunikasjonsmedium, og utviklet på egen hånd de første trådløse telegrafisystemene , sendere og mottakere, som begynte i 1894–5, hovedsakelig ved å forbedre teknologien som ble oppfunnet av andre. Oliver Lodge og Alexander Popov eksperimenterte også med lignende radiobølgemottakingsapparater samtidig i 1894–5, men det er ikke kjent at de har overført Morsekode i løpet av denne perioden, bare strenger av tilfeldige pulser. Derfor får Marconi vanligvis æren for å bygge de første radiomottakerne.

Coherer mottaker

Coherer fra 1904 som utviklet av Marconi.

En av Marconis første coherer -mottakere, brukt i sin "black box" -demonstrasjon i Toynbee Hall, London, 1896. Cohereren er til høyre, med "tapper" like bak den, Stafetten er til venstre, batteriene er i bakgrunnen

En typisk kommersiell radiotelegrafimottaker fra det første tiåret på 1900 -tallet. Den coherer (høyre) detekterer pulser av radiobølger, og "prikkene" og "strekene" av morse ble registrert i blekk på papirbånd ved hjelp av en hevert opptaker (venstre) og transkribert senere.

De første radiomottakere som er oppfunnet av Marconi, Oliver Lodge og Alexander Popov i 1894-5 anvendes en primitiv radiobølge -detektor som kalles en coherer , oppfunnet i 1890 av Edouard Branly og forbedret av Lodge og Marconi. Kohereren var et glassrør med metallelektroder i hver ende, med løst metallpulver mellom elektrodene. Den hadde i utgangspunktet høy motstand . Når en radiofrekvensspenning ble påført elektrodene, falt motstanden og den ledet elektrisitet. I mottakeren var kohereren koblet direkte mellom antennen og bakken. I tillegg til antennen var kohereren koblet til en likestrømskrets med batteri og relé . Når den innkommende radiobølgen reduserte motstanden til kohereren, strømmet strømmen fra batteriet gjennom den, og slo på reléet for å ringe en bjelle eller markere et papirbånd i en sifonopptaker . For å gjenopprette kohereren til sin tidligere ikke -ledende tilstand for å motta neste puls av radiobølger, måtte den tappes mekanisk for å forstyrre metallpartiklene. Dette ble gjort av en "decoherer", en klapper som traff røret, drevet av en elektromagnet drevet av reléet.

Coherer er en uklar antikk enhet, og selv i dag er det en viss usikkerhet om den eksakte fysiske mekanismen som de forskjellige typene fungerte etter. Imidlertid kan det sees at det i hovedsak var en bistabil enhet, en radiobølgedrevet bryter, og derfor hadde den ikke muligheten til å rette opp radiobølgen for å demodulere de senere amplitudemodulerte (AM) radiotransmisjonene som bar lyd.

I en lang rekke eksperimenter fant Marconi ut at ved å bruke en forhøyet monopolantenn i stedet for Hertzs dipolantenner kunne han overføre lengre avstander, utover jordkurven, og demonstrere at radio ikke bare var en nysgjerrighet i laboratoriet, men en kommersielt levedyktig kommunikasjonsmetode. Dette kulminerte med hans historiske transatlantiske trådløse overføring 12. desember 1901 fra Poldhu, Cornwall til St. John's, Newfoundland , en avstand på 3500 km (2200 miles), som ble mottatt av en koherer. Imidlertid var det vanlige utvalget av koherermottakere, selv med de kraftige senderne i denne epoken, begrenset til noen få hundre miles.

Cohereren forble den dominerende detektoren som ble brukt i tidlige radiomottakere i omtrent 10 år, inntil den ble erstattet av krystalldetektoren og den elektrolytiske detektoren rundt 1907. Til tross for mye utviklingsarbeid var det en veldig rå, utilfredsstillende enhet. Den var ikke veldig følsom, og reagerte også på impulsiv radiostøy ( RFI ), for eksempel at nærliggende lys ble slått på eller av, samt på det tiltenkte signalet. På grunn av den besværlige mekaniske "tapping back" -mekanismen var den begrenset til en datahastighet på omtrent 12-15 ord per minutt Morsekode , mens en gnistgapssender kunne overføre Morse på opptil 100 WPM med en papirbåndmaskin.

Andre tidlige detektorer

Eksperiment for å bruke menneskelig hjerne som en radiobølgedetektor, 1902

Coherers dårlige ytelse motiverte mye forskning for å finne bedre radiobølgedetektorer, og mange ble oppfunnet. Noen merkelige enheter ble prøvd; forskere eksperimenterte med å bruke froskelår og til og med en menneskelig hjerne fra en kadaver som detektorer.

I de første årene av 1900 -tallet ble det gjort eksperimenter med bruk av amplitude -modulasjon (AM) for å overføre lyd via radio ( radiotelefoni ). Så et annet mål med detektorforskning var å finne detektorer som kunne demodulere et AM -signal og trekke ut lydsignalet (lyd) fra radiobærerbølgen . Det ble funnet ved prøving og feiling at dette kunne gjøres av en detektor som viste "asymmetrisk ledning"; en enhet som ledet strøm i den ene retningen, men ikke i den andre. Dette utbedret vekselstrømsradiosignalet, fjernet den ene siden av bæresyklusene, og etterlot en pulserende likestrøm hvis amplitude varierte med lydmodulasjonssignalet. Når det brukes på en øretelefon, vil dette gjengi den overførte lyden.

Nedenfor er detektorene som så stor bruk før vakuumrør overtok rundt 1920. Alle unntatt magnetdetektoren kunne rette opp og derfor motta AM -signaler:

Magnetisk detektor

• Magnetisk detektor - Utviklet av Guglielmo Marconi i 1902 fra en metode oppfunnet av Ernest Rutherford og brukt av Marconi Co. til den adopterte Audion vakuumrøret rundt 1912, dette var en mekanisk enhet bestående av et endeløst bånd av jerntråder som passerte mellom to remskiver dreid av en oppviklingsmekanisme. Jerntrådene passerte gjennom en spole med fin ledning festet til antennen, i et magnetfelt opprettet av to magneter . Den hysterese av jernet som induseres en strømpuls i en følerspole hver gang et radiosignalet som er ført gjennom eksiteringsspolen. Den magnetiske detektoren ble brukt på mottakere ombord på grunn av dens ufølsomhet for vibrasjoner. Den ene var en del av den trådløse stasjonen til RMS Titanic som ble brukt til å tilkalle hjelp under den berømte 15. april 1912 synkingen.

Elektrolytisk detektor

• Elektrolytisk detektor (" flytende barretter ") - Denne ble oppfunnet i 1903 av Reginald Fessenden , og besto av en tynn sølvbelagt platinumtråd innelukket i en glassstang, med spissen i kontakt med overflaten av en kopp salpetersyre . Den elektrolytiske virkningen førte til at strøm ble ledet i bare én retning. Detektoren ble brukt til rundt 1910. Elektrolytiske detektorer som Fessenden hadde installert på amerikanske marinefartøyer mottok den første AM -radiosendingen på julaften, 1906, en kveld med julemusikk sendt av Fessenden ved hjelp av sin nye dynamosender.

Tidlig Fleming -ventil.

Marconi ventilmottaker for bruk på skip hadde to Fleming -ventiler (øverst) i tilfelle en brann ut. Den ble brukt på RMS Titanic .

• Thermionic diode ( Fleming ventil ) - Den første vakuumrør , oppfunnet i 1904 av John Ambrose Fleming , besto av en evakuert glasskolbe inneholdende to elektroder: en katode som består av en hetetråd filament som ligner på den i en gløde lyspære, og et metall plate anode . Fleming, konsulent for Marconi, oppfant ventilen som en mer følsom detektor for transatlantisk trådløs mottak. Filamentet ble oppvarmet av en separat strøm gjennom det og avgitt elektroner i røret ved termionisk utslipp , en effekt som hadde blitt oppdaget av Thomas Edison . Radiosignalet ble påført mellom katoden og anoden. Når anoden var positiv, strømmet en strøm av elektroner fra katoden til anoden, men når anoden var negativ ble elektronene frastøtt og ingen strøm strømmet. Fleming -ventilen ble brukt i begrenset omfang, men var ikke populær fordi den var dyr, hadde begrenset glødelivstid og ikke var så følsom som elektrolytiske eller krystalldetektorer.

En galena katthårdetektor fra en krystallradio fra 1920 -tallet

• Crystal detector ( cat's whisker detector ) - oppfunnet rundt 1904-1906 av Henry HC Dunwoody og Greenleaf Whittier Pickard , basert på Karl Ferdinand Brauns oppdagelse fra 1874 av "asymmetrisk ledning" i krystaller, disse var de mest vellykkede og mest brukte detektorene før vakuumrør era og ga sitt navn tilkrystallradiomottaker (nedenfor) . En av de første halvlederelektronikkene , en krystaldetektor besto av en småstein av et krystallinsk halvledermineral, for eksempel galena ( blysulfid ), hvis overflate ble berørt av en fin fjærende metalltråd montert på en justerbar arm. Denne fungerte som en primitiv diode som ledet elektrisk strøm i bare en retning. I tillegg til bruk i krystallradioer,ble det også brukt carborundum- krystalldetektorer i noen tidlige vakuumrørradioer fordi de var mer følsomme enn vakuumrør- rutenettlekkagedetektoren .

Under vakuumrøretiden endret begrepet "detektor" fra å bety en radiobølgedetektor til å bety en demodulator , en enhet som kunne trekke ut lydmodulasjonssignalet fra et radiosignal. Det er meningen i dag.

Tuning

"Tuning" betyr å justere mottakerens frekvens til frekvensen til ønsket radiosending. De første mottakerne hadde ingen avstemt krets, detektoren var koblet direkte mellom antennen og bakken. På grunn av mangelen på noen frekvensselektive komponenter i tillegg til antennen, var båndbredden til mottakeren lik antennens brede båndbredde. Dette var akseptabelt og til og med nødvendig fordi de første hertziske gnistsenderne også manglet en avstemt krets. På grunn av gnistens impulsive natur, ble energien fra radiobølgene spredt over et veldig bredt frekvensbånd. For å motta nok energi fra dette bredbåndssignalet måtte mottakeren også ha en bred båndbredde.

Når mer enn én gnistsender strålte i et gitt område, overlappet frekvensene deres, så signalene deres forstyrret hverandre, noe som resulterte i forvrengt mottak. Det var nødvendig med en metode for å la mottakeren velge hvilket sendersignal som skulle mottas. Flere bølgelengder produsert av en dårlig innstilt sender fikk signalet til å "dempe" eller dø, noe som reduserte kraften og rekkevidden til overføringen kraftig. I 1892 holdt William Crookes et foredrag om radio der han foreslo å bruke resonans for å redusere båndbredden til sendere og mottakere. Ulike sendere kan deretter "stemmes" for å sende på forskjellige frekvenser, slik at de ikke forstyrrer. Mottakeren ville også ha en resonanskrets (avstemt krets), og kunne motta en bestemt overføring ved å "stille" resonanskretsen til samme frekvens som senderen, analogt med å stille et musikkinstrument til resonans med en annen. Dette er systemet som brukes i all moderne radio.

Tuning ble brukt i Hertzs ​​originale eksperimenter, og praktisk anvendelse av tuning dukket opp tidlig på midten av 1890 -tallet i trådløse systemer som ikke er spesielt designet for radiokommunikasjon. Nikola Teslas foredrag i mars 1893 som demonstrerte trådløs overføring av strøm til belysning (hovedsakelig ved det han trodde var jordledning) inkluderte elementer i tuning. Det trådløse belysningssystemet besto av en gnist-eksitert jordet resonanstransformator med en trådantenne som overførte strøm over rommet til en annen resonant transformator som var innstilt på frekvensen til senderen, som tente et Geissler-rør . Bruk av tuning i frirommet "Hertzian waves" (radio) ble forklart og demonstrert i Oliver Lodge's forelesninger fra 1894 om Hertz 'arbeid. På den tiden demonstrerte Lodge fysikk og optiske kvaliteter til radiobølger i stedet for å prøve å bygge et kommunikasjonssystem, men han ville fortsette å utvikle metoder (patentert i 1897) for å stille inn radio (det han kalte "syntoni"), inkludert bruk av variabel induktans for å stille inn antenner.

I 1897 hadde fordelene med avstemte systemer blitt klare, og Marconi og de andre trådløse forskerne hadde innarbeidet avstemte kretser , bestående av kondensatorer og induktorer som er koblet sammen, i sine sendere og mottakere. Den avstemte kretsen fungerte som en elektrisk analog av en stemmegaffel . Den hadde en høy impedans ved sin resonansfrekvens , men en lav impedans ved alle andre frekvenser. Koblet mellom antennen og detektoren fungerte det som et båndpassfilter , og passerte signalet fra den ønskede stasjonen til detektoren, men dirigerte alle andre signaler til bakken. Frekvensen til mottatt stasjon f ble bestemt av kapasitansen C og induktansen L i den avstemte kretsen:

$${\ displaystyle f = {\ frac {1} {2 \ pi {\ sqrt {LC}}}}}}$$

Induktiv kobling

Marconis induktivt koblede coherer -mottaker fra hans kontroversielle "firekrets" patent nr. 1900 fra april 1900. 7777.

Braun mottar transformator fra 1904

Krystallmottaker fra 1914 med "løs kobler" tuningstransformator. Sekundærspolen (1) kan skyves inn eller ut av primæren (i boksen) for å justere koblingen. Andre komponenter: (2) primær tuning kondensator, (3) sekundær tuning kondensator, (4) lasting coil, (5) krystall detektor, (8) hodetelefoner

For å avvise radiostøy og forstyrrelser fra andre sendere i nærheten av frekvens til ønsket stasjon, må båndpassfilteret (avstemt krets) i mottakeren ha en smal båndbredde , som bare tillater et smalt frekvensbånd. Formen på båndpassfilter som ble brukt i de første mottakerne, som har fortsatt å bli brukt i mottakere til nylig, var den dobbeltstemte induktivt koblede kretsen, eller resonanstransformatoren ( oscillasjonstransformator eller RF-transformator). Antennen og bakken ble koblet til en trådspole, som var magnetisk koblet til en andre spole med en kondensator over den, som var koblet til detektoren. RF -vekselstrømmen fra antennen gjennom primærspolen skapte et magnetfelt som induserte en strøm i sekundærspolen som matet detektoren. Både primær og sekundær var avstemte kretser; primærspolen resonerte med kapasitansen til antennen, mens den sekundære spolen resonerte med kondensatoren over den. Begge ble justert til samme resonansfrekvens .

Denne kretsen hadde to fordeler. En var at ved å bruke den korrekte viklingsforholdet, at impedansen kan antennens være tilpasset impedansen til mottakeren, for å overføre maksimal RF-effekt til mottakeren. Impedansmatching var viktig for å oppnå maksimalt mottaksområde i de uforsterkede mottakerne i denne epoken. Spolene hadde vanligvis kraner som kunne velges av en flerposisjonsbryter. Den andre fordelen var at den på grunn av "løs kobling" hadde en mye smalere båndbredde enn en enkel innstilt krets , og båndbredden kunne justeres. I motsetning til i en vanlig transformator var de to spolene "løst koblet"; skilt fysisk, slik at ikke alle magnetfeltet fra det primære passerte gjennom det sekundære, noe som reduserte gjensidig induktans . Dette ga de koblede avstemte kretsene mye "skarpere" tuning, en smalere båndbredde enn en enkelt innstilt krets. I den løse koplingen "Navy type" (se bilde) , mye brukt med krystallmottakere , ble den mindre sekundære spolen montert på et stativ som kan skyves inn eller ut av primærspolen, for å variere den gjensidige induktansen mellom spolene. Når operatøren møtte et forstyrrende signal ved en frekvens i nærheten, kunne sekundæret skyves lenger ut av primæren, noe som reduserte koblingen, noe som reduserte båndbredden og avviste interferensignalet. En ulempe var at alle tre justeringene i den løse koblingen - primær tuning, sekundær tuning og kobling - var interaktive; endring av en endret de andre. Så å stille inn en ny stasjon var en prosess med påfølgende justeringer.

Selektivitet ble viktigere ettersom gnistsendere ble erstattet av kontinuerlige bølgesendere som sendte på et smalt frekvensbånd, og kringkasting førte til en spredning av radiostasjoner med tett mellomrom som trengte radiospekteret. Resonanttransformatorer ble fortsatt brukt som båndpassfilter i vakuumrørradioer, og nye former som variometeret ble oppfunnet. En annen fordel med den doble tunede transformatoren for AM-mottak var at den ved riktig justering hadde en "flat top" frekvensresponskurve i motsetning til den "toppede" responsen til en enkelt avstemt krets. Dette tillot det å passere sidebåndene til AM -modulasjon på hver side av bæreren med liten forvrengning, i motsetning til en enkelt avstemt krets som dempet de høyere lydfrekvensene. Inntil nylig ble båndpassfiltrene i superheterodyne -kretsen som ble brukt i alle moderne mottakere laget med resonanttransformatorer, kalt IF -transformatorer .

Patenttvister

Marconis første radiosystem hadde relativt dårlig tuning som begrenset rekkevidden og økte interferensen. For å overvinne denne ulempen utviklet han et firekretssystem med avstemte spoler i " syntoni " både på sendere og mottakere. Hans britiske patent nr. 7777 (fire syv) fra 1900 for tuning som ble arkivert i april 1900 og gitt et år senere, åpnet døren for patentsaker siden det krenket de syntoniske patentene til Oliver Lodge, først arkivert i mai 1897, så vel som patenter innlevert av Ferdinand Braun . Marconi var i stand til å skaffe patenter i Storbritannia og Frankrike, men den amerikanske versjonen av hans avstemte firekretspatent, innlevert i november 1900, ble opprinnelig avvist på grunn av at det var forventet av Lodges tuningsystem, og refilerte versjoner ble avvist på grunn av de tidligere patentene av Braun og Lodge. En ytterligere avklaring og ny innsending ble avvist fordi den krenket deler av to tidligere patenter Tesla hadde fått for sitt trådløse kraftoverføringssystem. Marconis advokater klarte å få et nytt innsendt patent revurdert av en annen sensor som i utgangspunktet avviste det på grunn av et allerede eksisterende John Stone Stone- tuningpatent, men det ble endelig godkjent det i juni 1904 basert på at det hadde et unikt system med variabel induktansjustering som var forskjellig fra Stone som stemte ved å variere lengden på antennen. Da Lodge's Syntonic patent ble forlenget i 1911 i ytterligere 7 år, ble Marconi Company enige om å avgjøre denne patentkonflikten, og kjøpte Lodge's radioselskap med sitt patent i 1912, og ga dem det prioriterte patentet de trengte. Andre patenttvister ville dukke opp i løpet av årene, inkludert en høyesterettsdom fra USA i 1943 om Marconi -selskapets evne til å saksøke den amerikanske regjeringen for patentbrudd under første verdenskrig. Domstolen avviste Marconi Companies -drakten og sa at de ikke kunne saksøke for patentbrudd når deres egne patenter syntes ikke å ha prioritet fremfor patentene til Lodge, Stone og Tesla.

Crystal radiomottaker

Før 1920 var krystallmottakeren hovedtypen som ble brukt i trådløse telegrafistasjoner, og det ble laget sofistikerte modeller, som denne Marconi Type 106 fra 1915.

Familie som lytter til de første sendingene rundt 1920 med en krystallmottaker. Moren og faren må dele øretelefon

Etter at vakuumrørmottakere dukket opp rundt 1920, ble krystallsett en enkel billig alternativ radio som ble brukt av ungdom og fattige.

Enkel krystallradio. Kapasitansen til trådantennen som er koblet til spolen fungerer som kondensator i den avstemte kretsen.

Typisk "løs kobler" krystallradiokrets

Selv om den ble oppfunnet i 1904 i den trådløse telegrafitiden, kunne krystallradiomottakeren også rette opp AM -overføringer og tjene som en bro til kringkastingstiden. I tillegg til å være hovedtypen som ble brukt på kommersielle stasjoner i løpet av den trådløse telegrafitiden, var den den første mottakeren som ble brukt mye av publikum. I løpet av de to første tiårene av 1900 -tallet, da radiostasjoner begynte å sende med AM -stemme ( radiotelefoni ) i stedet for radiotelegrafi, ble radiolytting en populær hobby, og krystallet var den enkleste, billigste detektoren. Millioner av mennesker som kjøpte eller hjemmelaget disse rimelige, pålitelige mottakerne, skapte masselyttende publikum for de første radiosendingene , som begynte rundt 1920. På slutten av 1920 -tallet ble krystallmottakeren erstattet av vakuumrørmottakere og ble kommersielt foreldet. Imidlertid fortsatte den å bli brukt av unge og fattige fram til andre verdenskrig. I dag konstrueres disse enkle radiomottakerne av studenter som utdanningsvitenskapelige prosjekter.

Krystallradioen brukte en katthårdetektor , oppfunnet av Harrison HC Dunwoody og Greenleaf Whittier Pickard i 1904, for å trekke ut lyden fra radiofrekvenssignalet. Den besto av en mineralsk krystall, vanligvis galena , som ble lett berørt av en fin fjærende ledning ("kattematten") på en justerbar arm. Den resulterende rå halvlederforbindelsen fungerte som en Schottky -barrierdiode og ledet i bare én retning. Bare bestemte steder på krystalloverflaten fungerte som detektorkryss, og krysset kunne forstyrres av den minste vibrasjon. Så et brukbart nettsted ble funnet ved prøving og feiling før hver bruk; operatøren ville dra kattens morrhår over krystallet til radioen begynte å fungere. Frederick Seitz, en senere halvlederforsker, skrev:

En slik variasjon, som grenser til det som virket mystisk, plaget den tidlige historien til krystalldetektorer og fikk mange av vakuumrørseksperter fra en senere generasjon til å betrakte kunsten som krystallrettelse var nær uforstyrrelig.

Krystallradioen var uforsterket og løp av strømmen til radiobølgene som ble mottatt fra radiostasjonen, så den måtte lyttes til med øretelefoner ; den kunne ikke kjøre en høyttaler . Den krevde en lang trådantenne, og følsomheten var avhengig av hvor stor antennen var. I løpet av den trådløse tiden ble den brukt i kommersielle og militære langbølgestasjoner med enorme antenner for å motta radiotelegrafi -trafikk over lang avstand, inkludert transatlantisk trafikk. Imidlertid, når det brukes til å motta kringkastingsstasjoner, hadde et typisk hjemmekrystallsett et mer begrenset område på omtrent 25 miles. I sofistikerte krystall radioer den "løs kobleren" induktivt avstemt krets ble brukt til å øke Q . Imidlertid hadde den fortsatt dårlig selektivitet sammenlignet med moderne mottakere.

Heterodyne -mottaker og BFO

Radiomottaker med Poulsen "tikker" bestående av en kommutatordisk som er dreid av en motor for å avbryte transportøren.

Fra rundt 1905 begynte kontinuerlige bølgesendere (CW) å erstatte gnistsendere for radiotelegrafi fordi de hadde mye større rekkevidde. De første kontinuerlige bølgesenderne ble Poulsen -buen oppfunnet i 1904 og Alexanderson -generatoren utviklet 1906–1910, som ble erstattet av vakuumrørsendere som begynte rundt 1920.

Kontinuerlige bølgeradiotelegrafisignaler produsert av disse senderne krevde en annen mottaksmetode. Radiotelegrafisignalene som produseres av gnistgapesendere besto av strenger av dempede bølger som gjentok seg med en lydhastighet, så "prikkene" og "bindestrekene" til Morse -koden var hørbare som en tone eller buzz i mottakernes øretelefoner. Imidlertid besto de nye kontinuerlige bølgeradiotelegrafsignalene ganske enkelt av pulser fra umodulert bærer ( sinusbølger ). Disse var uhørlige i mottakerhodetelefonene. For å motta denne nye modulasjonstypen, måtte mottakeren produsere en slags tone under bærerens pulser.

Den første råenheten som gjorde dette var tikkeren , oppfunnet i 1908 av Valdemar Poulsen . Dette var en vibrerende avbryter med en kondensator ved tunerutgangen som fungerte som en rudimentær modulator , som avbrøt bæreren med en lydhastighet, og dermed produserte en buzz i øretelefonen når bæreren var til stede. En lignende enhet var "tonehjulet" som ble oppfunnet av Rudolph Goldschmidt , et hjul spunnet av en motor med kontakter på avstand rundt omkretsen, som kom i kontakt med en stasjonær børste.

Fessendens heterodyne radiomottakerkrets

I 1901 hadde Reginald Fessenden funnet opp et bedre middel for å oppnå dette. I hans heterodyne -mottaker ble et umodulert sinusbølgeradiosignal med en frekvens f _O offset fra den innkommende radiobølgebæreren f _C påført en oppretterdetektor slik som en krystalldetektor eller elektrolytisk detektor , sammen med radiosignalet fra antennen. I detektoren de to signaler blandes, og skaper to nye heterodyne ( kryss ) frekvenser ved summen f _C  +  f _O og forskjellen f _C  -  f _O mellom disse frekvenser. Ved å velge f _O riktig var den nedre heterodien f _C  -  f _O i lydfrekvensområdet , så den var hørbar som en tone i øretelefonen når bæreren var tilstede. Dermed var "prikkene" og "bindestrekene" i morsekoden hørbare som musikalske "pip". En stor tiltrekning ved denne metoden i løpet av denne forsterkningsperioden var at heterodyne-mottakeren faktisk forsterket signalet noe, detektoren hadde "mikserforsterkning".

Mottakeren var i forkant av sin tid, for da den ble oppfunnet var det ingen oscillator som var i stand til å produsere sinusbølgen f _O med nødvendig stabilitet. Fessenden første brukte sin store radiofrekvens dynamo , men dette var ikke praktisk for vanlige mottakere. Heterodyne -mottakeren forble en nysgjerrighet i laboratoriet til en billig, kompakt kilde til kontinuerlige bølger dukket opp, den elektroniske oscillatoren for vakuumrøret oppfunnet av Edwin Armstrong og Alexander Meissner i 1913. Etter dette ble det standardmetoden for mottak av CW -radiotelegrafi. Den heterodyne oscillatoren er stamfar til slagfrekvensoscillatoren (BFO) som brukes til å motta radiotelegrafi i kommunikasjonsmottakere i dag. Heterodyne -oscillatoren måtte justeres hver gang mottakeren ble innstilt på en ny stasjon, men i moderne superheterodynemottakere slår BFO -signalet med den faste mellomfrekvensen , slik at slagfrekvensoscillatoren kan være en fast frekvens.

Armstrong brukte senere Fessendens heterodyne -prinsipp i sin superheterodyne -mottaker (nedenfor) .

Vakuumrørstid

I motsetning til i dag, da nesten alle radioer bruker en variant av superheterodyne -designet, brukte vakuumrørradioene på 1920 -tallet en rekke konkurrerende kretser.

Under " Golden Age of Radio " (1920 til 1950) samlet familier seg for å lytte til hjemmeradioen om kvelden, for eksempel denne Zenith-konsollmodellen 12-S-568 fra 1938, en 12-rør superheterodyne med trykknappstuning og 12 -tommers kjeglehøyttaler.

Den Audion ( triode ) vakuumrør oppfunnet av Lee De Forest i 1906 ble den første praktiske forsterkerinnretning og revolusjonert radio. Vakuumrørsendere erstattet gnistsendere og muliggjorde fire nye typer modulering : kontinuerlig bølge (CW) radiotelegrafi, amplitudemodulasjon (AM) rundt 1915 som kunne bære lyd (lyd), frekvensmodulasjon (FM) rundt 1938 som hadde mye bedre lydkvalitet og enkelt sidebånd (SSB).

Det forsterkende vakuumrøret brukte energi fra et batteri eller stikkontakt for å øke radiosignalets effekt, så vakuumrørmottakere kan være mer følsomme og ha et større mottaksområde enn de tidligere uforsterkede mottakerne. Den økte lydutgangseffekten tillot dem også å kjøre høyttalere i stedet for øretelefoner , slik at mer enn én person kunne lytte. De første høyttalerne ble produsert rundt 1915. Disse endringene førte til at radiolytting utviklet seg eksplosivt fra en ensom hobby til et populært sosialt og familiært tidsfordriv. Utviklingen av amplitudemodulering (AM) og vakuumrørsendere under første verdenskrig, og tilgjengeligheten av billige mottaksrør etter krigen, satte scenen for starten på AM -kringkasting , som oppsto spontant rundt 1920.

Fremkomsten av radiokringkasting økte markedet for radiomottakere sterkt, og gjorde dem til et forbrukerprodukt. På begynnelsen av 1920-tallet var radiomottakeren en forbudt høyteknologisk enhet, med mange kryptiske knapper og kontroller som krever teknisk dyktighet for å betjene, plassert i en lite attraktiv svart metallboks, med en tinny-klingende hornhøyttaler . På 1930 -tallet hadde kringkastingsmottakeren blitt et møbel, plassert i en attraktiv trekasse, med standardiserte kontroller alle kunne bruke, som inntok et respektert sted i hjemmestua. I de tidlige radioene krever de flere innstilte kretsene at flere knapper justeres for å stille inn en ny stasjon. En av de viktigste brukervennlighetsinnovasjonene var "tuning med én knapp", oppnådd ved å koble tuningskondensatorene mekanisk sammen. Den dynamiske kjeglehøyttaleren ble oppfunnet i 1924 sterkt forbedret lydfrekvensrespons i forhold til de tidligere hornhøyttalerne, slik at musikk kan gjengis med god troskap. Praktiske funksjoner som store opplyste skiver, tonekontroller , trykknappstuning, tuningindikatorer og automatisk forsterkningskontroll (AGC) ble lagt til. Mottakermarkedet ble delt inn i ovennevnte kringkastingsmottakere og kommunikasjonsmottakere , som ble brukt til toveis radiokommunikasjon som kortbølgeradio .

En vakuumrørmottaker krevde flere strømforsyninger ved forskjellige spenninger, som i tidlige radioer ble levert av separate batterier. I 1930 ble det utviklet tilstrekkelige likeretterrør , og de dyre batteriene ble erstattet av en transformatorstrømforsyning som fungerte fra husets strøm.

Vakuumrør var store, dyre, hadde en begrenset levetid, brukte mye strøm og produserte mye spillvarme, så antall rør en mottaker økonomisk kunne ha var en begrensende faktor. Derfor var et mål med rørmottakerdesign å få mest mulig ytelse ut av et begrenset antall rør. De store designene for radiomottakere, som er oppført nedenfor, ble oppfunnet under vakuumrøretiden.

En defekt i mange tidlige vakuumrørmottakere var at forsterkningstrinnene kunne oscillere, fungere som en oscillator og produsere uønskede radiofrekvente vekselstrømmer. Disse parasittiske oscillasjoner blandet med bæreren for radiosignalet i detektorrøret, som produserer hørbare rytme noter ( heterodynes ); irriterende fløyter, stønn og hyl i høyttaleren. Svingningene ble forårsaket av tilbakemelding i forsterkerne; en viktig tilbakemeldingsbane var kapasitansen mellom platen og rutenettet i tidlige trioder . Dette ble løst av Neutrodyne -kretsen, og senere utviklingen av tetroden og pentoden rundt 1930.

Edwin Armstrong er en av de viktigste figurene i radiomottakerhistorien, og oppfant i løpet av denne perioden teknologi som fortsetter å dominere radiokommunikasjon. Han var den første som ga en korrekt forklaring på hvordan De Forests trioderør fungerte. Han oppfant feedback -oscillatoren , regenerativ mottaker , superregenerativ mottaker , superheterodyne -mottaker og moderne frekvensmodulasjon (FM).

De første vakuumrørmottakerne

De Forest sin første kommersielle Audion -mottaker, RJ6 som kom ut i 1914. Audion -røret var alltid montert opp ned, med sin delikate glødetrådsløyfe hengende ned, slik at den ikke hengte og berørte de andre elektrodene i røret.

Eksempel på enkeltrørs triode-lekkasjemottaker fra 1920, den første typen forsterkende radiomottaker. I nettlekkasjekretsen lader elektroner tiltrukket til nettet i løpet av de positive halvsyklusene til radiosignalet, ladet nettkondensatoren med en negativ spenning på noen få volt, og forspenner nettet i nærheten av sperrespenningen , slik at røret bare leder i løpet av den positive halvdelen -sykler, utbedring av radiobæreren.

Det første forsterkende vakuumrøret, Audion , en rå triode , ble oppfunnet i 1906 av Lee De Forest som en mer følsom detektor for radiomottakere, ved å legge til en tredje elektrode til den termioniske diodetektoren, Fleming -ventilen . Det ble ikke mye brukt før forsterkningsevnen ble gjenkjent rundt 1912. De første rørmottakerne, oppfunnet av De Forest og bygget av hobbyfolk til midten av 1920-årene, brukte en enkelt Audion som fungerte som en lekkasjedetektor som både rettet opp og forsterket radiosignal. Det var usikkerhet om driftsprinsippet for Audion til Edwin Armstrong forklarte både forsterkende og demodulerende funksjoner i et papir fra 1914. Nettlekkasjedetektorkretsen ble også brukt i regenerative , TRF og tidlige superheterodyne-mottakere (nedenfor) fram til 1930-årene.

For å gi nok utgangseffekt til å drive en høyttaler, var det nødvendig med 2 eller 3 ekstra Audion -trinn for lydforsterkning. Mange tidlige hobbyister hadde bare råd til en enkelt rørmottaker, og lyttet til radioen med øretelefoner, så tidlige rørforsterkere og høyttalere ble solgt som tillegg.

I tillegg til en veldig lav gevinst på omtrent 5 og en kort levetid på omtrent 30 - 100 timer, hadde den primitive Audion uregelmessige egenskaper fordi den var ufullstendig evakuert. De Forest mente at ionisering av restluft var nøkkelen til drift av Audion. Dette gjorde den til en mer følsom detektor, men også at de elektriske egenskapene varierte under bruk. Etter hvert som røret varmet opp, ville gass som frigjøres fra metallelementene endre trykket i røret, endre platestrømmen og andre egenskaper, så det krevde periodiske forspenningsjusteringer for å holde det på riktig driftspunkt. Hvert Audion -trinn hadde vanligvis en reostat for å justere filamentstrømmen, og ofte et potensiometer eller flerposisjonsbryter for å kontrollere platespenningen. Filamentreostaten ble også brukt som volumkontroll. De mange kontrollene gjorde multitube Audion -mottakere kompliserte å betjene.

I 1914 innså Harold Arnold ved Western Electric og Irving Langmuir ved GE at gjenværende gass ikke var nødvendig; Audion kunne operere på elektronledning alene. De evakuerte rørene til et lavere trykk på 10 - ⁹ atm, og produserte de første "harde vakuum" -triodene. Disse mer stabile rørene krever ikke skjevhetsjusteringer, så radioer hadde færre kontroller og var lettere å betjene. Under første verdenskrig var sivil radiobruk forbudt, men i 1920 begynte produksjonen av vakuumrørradioer i stor skala. De "myke" ufullstendig evakuerte rørene ble brukt som detektorer gjennom 1920 -årene og ble deretter foreldet.

Regenerativ (autodyne) mottaker

Blokkdiagram over regenerativ mottaker

Krets av enkeltrør Armstrong regenerativ mottaker

Hjemmelaget Armstrong regenerativ mottaker, 1922. "Tickler" -spolen (L3) er synlig på frontpanelet, koblet til input -tuning -spolene.

Kommersiell regenerativ mottaker fra begynnelsen av 1920-årene, Paragon RA-10 (midten) med separat 10R RF-forsterker med ett rør (venstre) og tre-rør DA-2-detektor og 2-trinns lydforsterkerenhet (til høyre) . De 4 sylindriske tørre celle "A" batteriene (høyre bak) drev rørtrådene, mens de to rektangulære "B" batteriene ga platespenning.

Hjemmelaget Armstrong regenerativ mottaker med ett rør fra 1940-tallet. Tickler -spolen er en variometervikling montert på en aksel inne i tuningspolen (øverst til høyre) som kan roteres med en knapp på frontpanelet.

Den regenererende mottakeren , oppfunnet av Edwin Armstrong i 1913 da han var en 23 år gammel høyskolestudent, ble brukt veldig mye til slutten av 1920-årene, spesielt av hobbyfolk som bare hadde råd til en radio med ett rør. I dag brukes transistorversjoner av kretsen fremdeles i noen få rimelige applikasjoner som walkie-talkies . I den regenerative mottakeren økes forsterkningen (forsterkningen) av et vakuumrør eller en transistor ved bruk av regenerering ( positiv tilbakemelding ); noe av energien fra rørets utgangskrets mates tilbake til inngangskretsen med en tilbakekoblingssløyfe . De tidlige vakuumrørene hadde veldig lav forsterkning (rundt 5). Regenerering kan ikke bare øke forsterkningen av røret enormt, med en faktor på 15 000 eller mer, det økte også Q -faktoren til den avstemte kretsen, og reduserte (skarpere) båndbredden til mottakeren med den samme faktoren, og forbedret selektiviteten sterkt. Mottakeren hadde kontroll for å justere tilbakemeldingen. Røret fungerte også som en lekkasjedetektor for å rette opp AM-signalet.

En annen fordel med kretsen var at røret kunne få en til å svinge, og dermed kunne et enkelt rør tjene som både en slagfrekvensoscillator og en detektor, som fungerer som en heterodyne -mottaker for å gjøre CW -radiotelegrafi -overføringer hørbare. Denne modusen ble kalt en autodyne -mottaker. For å motta radiotelegrafi ble tilbakemeldingen økt til røret oscillerte, deretter ble oscillasjonsfrekvensen innstilt på den ene siden av det overførte signalet. Det innkommende radiobærersignalet og det lokale svingningssignalet blandet i røret og produserte en hørbar heterodyne (beat) tone ved forskjellen mellom frekvensene.

En mye brukt design var Armstrong -kretsen , der en "tickler" -spole i platekretsen ble koblet til tuningspolen i rutenettet, for å gi tilbakemeldingen. Tilbakemeldingen ble kontrollert av en variabel motstand, eller vekselvis ved å flytte de to viklingene fysisk nærmere hverandre for å øke sløyfeforsterkningen, eller fra hverandre for å redusere den. Dette ble gjort av en justerbar luftkjernetransformator kalt et variometer (variocoupler). Regenerative detektorer ble noen ganger også brukt i TRF- og superheterodyne -mottakere.

Et problem med den regenerative kretsen var at når den brukes med store mengder regenerering, kan selektiviteten (Q) til den avstemte kretsen være for skarp og dempe AM -sidebåndene og dermed forvride lydmodulasjonen. Dette var vanligvis den begrensende faktoren for mengden tilbakemelding som kunne brukes.

En mer alvorlig ulempe var at den kunne fungere som en utilsiktet radiosender og produsere forstyrrelser ( RFI ) i mottakere i nærheten. I AM-mottakelse, for å få mest mulig følsomhet røret ble operert meget nær til ustabilitet og kan lett brekke i oscillasjon (og i CW mottak gjorde oscillere), og den resulterende radiosignalet ble utstrålt av sin trådantenne. I nærliggende mottakere ville regenerativets signal slå med signalet fra stasjonen som ble mottatt i detektoren, og skape irriterende heterodyner , ( slag ), hyl og fløyter. Tidlige regenerativer som enkelt svingte ble kalt "bloopers", og ble gjort ulovlige i Europa. Et forebyggende tiltak var å bruke et trinn med RF -forsterkning før den regenerative detektoren, for å isolere den fra antennen. Men på midten av 1920 -tallet ble "regens" ikke lenger solgt av de store radioprodusentene.

Superregenerativ mottaker

Armstrong presenterte sin superregenerative mottaker, 28. juni 1922, Columbia University

Dette var en mottaker oppfunnet av Edwin Armstrong i 1922 som brukte regenerering på en mer sofistikert måte for å gi større gevinst. Den ble brukt i noen få kortbølgemottakere på 1930-tallet, og brukes i dag i noen få billige høyfrekvente applikasjoner som walkie-talkies og garasjeportåpnere .

I den regenerative mottakeren var sløyfeforsterkningen til tilbakekoblingssløyfen mindre enn en, så røret (eller en annen forsterkningsinnretning) svingte ikke, men var nær oscillasjon, noe som ga stor forsterkning. I den superregenerative mottakeren ble sløyfeforsterkningen gjort lik en, så forsterkningsanordningen begynte faktisk å svinge, men svingningene ble avbrutt med jevne mellomrom. Dette tillot et enkelt rør for å produsere en gevinst på over 10 ⁶ .

TRF -mottaker

Tidlig 6 -rørs TRF -mottaker fra rundt 1920. De 3 store knappene justerer de 3 avstemte kretsene for å stille inn stasjoner

Atwater-Kent TRF-mottaker fra 1920-tallet med 2 RF-trinn (venstre) , detektor og to lydforsterkerrør (til høyre) . Høyttaleren består av en øretelefon koblet til et akustisk horn som forsterker lyden.

Tuning av en Neutrodyne TRF -mottaker med 3 avstemte kretser (store knotter) , 1924. For hver stasjon måtte indeksnummerene på tallerkene skrives ned slik at stasjonen ble funnet igjen.

Den tunede radiofrekvensmottakeren (TRF) , oppfunnet i 1916 av Ernst Alexanderson , forbedret både følsomhet og selektivitet ved å bruke flere trinn av forsterkning før detektoren, hver med en avstemt krets , alle innstilt på frekvensen til stasjonen.

Et stort problem med tidlige TRF -mottakere var at de var kompliserte å stille, fordi hver resonanskrets måtte justeres til frekvensen til stasjonen før radioen ville fungere. I senere TRF -mottakere ble stemmekondensatorene knyttet mekanisk sammen ("gjenget") på en felles aksel slik at de kunne justeres med en knapp, men i tidlige mottakere kunne frekvensene til de innstilte kretsene ikke gjøres til å "spore" godt nok til tillat dette, og hver avstemte krets hadde sin egen justeringsknapp. Derfor måtte knottene dreies samtidig. Av denne grunn hadde de fleste TRF -settene ikke mer enn tre avstemte RF -stadier.

Et annet problem var at de flere radiofrekvenstrinn, alle avstemt til den samme frekvens, var tilbøyelige til å oscillere, og de parasittiske oscillasjoner blandet med radiostasjonens bære i detektoren, produsere hørbare heterodynes ( beat- notater), fløyter og moans, i høytaleren. Dette ble løst ved oppfinnelsen av Neutrodyne -kretsen (nedenfor) og utviklingen av tetroden senere rundt 1930, og bedre skjerming mellom trinn.

I dag brukes TRF -designet i noen få integrerte (IC) mottakerbrikker. Fra moderne mottakeres synspunkt er ulempen med TRF at forsterkningen og båndbredden til de innstilte RF -trinnene ikke er konstant, men varierer ettersom mottakeren er innstilt på forskjellige frekvenser. Siden båndbredden til et filter med en gitt Q er proporsjonal med frekvensen, ettersom mottakeren er innstilt på høyere frekvenser, øker båndbredden.

Neutrodyne mottaker

Hazeltines prototype Neutrodyne -mottaker, presentert på et møte 2. mars 1923 i Radio Society of America ved Columbia University.

Neutrodyne -mottakeren, oppfunnet i 1922 av Louis Hazeltine , var en TRF -mottaker med en "nøytraliserende" krets lagt til hvert radioforsterkningstrinn for å avbryte tilbakemeldingen for å forhindre svingninger som forårsaket irriterende fløyter i TRF. I nøytraliseringskretsen matet en kondensator en tilbakemeldingsstrøm fra platekretsen til nettkretsen som var 180 ° ute av fase med tilbakemeldingen som forårsaket oscillasjonen, og avbrøt den. Neutrodyne var populær til advent av billige tetroderør rundt 1930.

Refleksmottaker

Blokkdiagram over enkel refleksmottaker med ett rør

Det refleks-mottaker , oppfunnet i 1914 av Wilhelm Schloemilch og Otto von Bronk, og gjenfunnet og utvidet til flere rør i 1917 av Marius Latour og William H. Priess, var en utforming som brukes i noen rimelige radioer av 1920-årene som hatt en oppblomstring i liten bærbare rørradioer på 1930 -tallet og igjen i noen få av de første transistorradioene på 1950 -tallet. Det er et annet eksempel på en genial krets som ble oppfunnet for å få mest mulig ut av et begrenset antall aktive enheter. I refleksmottakeren sendes RF -signalet fra den avstemte kretsen gjennom ett eller flere forsterkningsrør eller transistorer, demodulert i en detektor , deretter sendes det resulterende lydsignalet igjen gjennom de samme forsterker -trinnene for lydforsterkning. De separate radio- og lydsignalene som er tilstede samtidig i forsterkeren, forstyrrer ikke hverandre siden de er på forskjellige frekvenser, slik at forsterkningsrørene kan utføre "double duty". I tillegg til refleksmottakere med ett rør, hadde noen TRF- og superheterodyne -mottakere flere faser "refleksert". Refleksradioer var utsatt for en defekt som kalles "play-through", noe som medførte at lydvolumet ikke gikk til null når volumkontrollen ble skrudd ned.

Superheterodyne -mottaker

Den første superheterodyne -mottakeren som ble bygget på Armstrongs Signal Corps -laboratorium i Paris under første verdenskrig. Den er konstruert i to seksjoner, mikseren og lokal oscillator (til venstre) og tre IF -forsterkningstrinn og et detektortrinn (til høyre) . Mellomfrekvensen var 75 kHz.

I løpet av 1940-årene ble vakuumrørets superheterodyne-mottaker foredlet til en billig å produsere form kalt " All American Five " fordi den bare krevde 5 rør, som ble brukt i nesten alle kringkastingsradioer til slutten av rørtiden på 1970-tallet .

Den superheterodyne , oppfunnet i 1918 under første verdenskrig av Edwin Armstrong da han var i Signal Corps , er design brukes i nesten alle moderne mottakere, bortsett fra noen få spesialiserte programmer. Det er en mer komplisert design enn de andre mottakerne ovenfor, og da den ble oppfunnet krevde 6-9 vakuumrør, noe som overgikk budsjettet til de fleste forbrukere, så den ble først brukt hovedsakelig på kommersielle og militære kommunikasjonsstasjoner. På 1930 -tallet hadde imidlertid "superheten" erstattet alle de andre mottakertypene ovenfor.

I superheterodyne brukes " heterodyne " -teknikken som er oppfunnet av Reginald Fessenden for å flytte frekvensen til radiosignalet ned til en lavere " mellomfrekvens " (IF), før det blir behandlet. Driften og fordelene i forhold til de andre radiodesignene i denne delen er beskrevet ovenfor i Superheterodyne -designet

På 1940-tallet ble superheterodyne AM-kringkastermottakeren foredlet til en billig å produsere design kalt " All American Five ", fordi den bare brukte fem vakuumrør: vanligvis en omformer (mikser/lokal oscillator), en IF-forsterker, en detektor /lydforsterker, lydforsterker og en likeretter. Denne designen ble brukt for praktisk talt alle kommersielle radiomottakere til transistoren erstattet vakuumrøret på 1970 -tallet.

Halvleder -æra

Oppfinnelsen av transistoren i 1947 revolusjonerte radioteknologi, noe som gjorde virkelig bærbare mottakere mulig, med begynnelsen på transistorradioer på slutten av 1950 -tallet. Selv om det ble laget bærbare vakuumrørradioer, var rørene omfangsrike og ineffektive, brukte store mengder strøm og krevde flere store batterier for å produsere filamentet og platespenningen. Transistorer krevde ikke en oppvarmet filament, reduserte strømforbruket, og var mindre og mye mindre skjøre enn vakuumrør.

Bærbare radioer

En Zenith -transistorbasert bærbar radiomottaker

Selskaper begynte først å produsere radioer som ble annonsert som bærbare kort tid etter starten av kommersiell kringkasting på begynnelsen av 1920 -tallet. De aller fleste rørradioer i tiden brukte batterier og kunne settes opp og brukes hvor som helst, men de fleste hadde ikke funksjoner designet for bærbarhet, for eksempel håndtak og innebygde høyttalere. Noen av de tidligste bærbare rørradioene var Winn "Portable Wireless Set No. 149" som dukket opp i 1920 og Grebe Model KT-1 som fulgte et år senere. Krystallsett som Westinghouse Aeriola Jr. og RCA Radiola 1 ble også annonsert som bærbare radioer.

Takket være miniatyriserte vakuumrør som først ble utviklet i 1940, dukket det opp mindre bærbare radioer på markedet fra produsenter som Zenith og General Electric . Først introdusert i 1942, ble Zeniths trans-oseaniske serie med bærbare radioer designet for å tilby underholdningssendinger i tillegg til å kunne stille inn vær, marine og internasjonale kortbølgestasjoner. På 1950 -tallet inkluderte en "gullalder" av rørbærbare lunsjboksstørrelserørradioer som Emerson 560, som inneholdt støpte plastkasser. Såkalte "lommebærbare" radioer som RCA BP10 hadde eksistert siden 1940-tallet, men deres faktiske størrelse var kompatibel med bare de største kappelommene.

Utviklingen av den bipolare kryssstransistoren på begynnelsen av 1950 -tallet resulterte i at den ble lisensiert til en rekke elektronikkselskaper, for eksempel Texas Instruments , som produserte et begrenset antall transistoriserte radioer som salgsverktøy. Den Regency TR-1 , laget av Regency Division of IDEA (Industrial Development Engineering Associates) i Indianapolis, Indiana, ble lansert i 1951. Epoken med ekte, skjorte-lommeformat bærbare radioer fulgt, med produsenter som Sony , Zenith, RCA, DeWald og Crosley tilbyr forskjellige modeller. Sony TR-63 utgitt i 1957 var den første masseproduserte transistorradioen , noe som førte til massemarkedspenetrasjon av transistorradioer.

Digital teknologi

En moderne smarttelefon har flere RF CMOS digitale radiosendere og mottakere for å koble til forskjellige enheter, inkludert en mobilmottaker , trådløst modem , Bluetooth -modem og GPS -mottaker .

Utviklingen av integrerte kretser (IC) -brikker på 1970 -tallet skapte en annen revolusjon, slik at en hel radiomottaker kunne settes på en IC -brikke. IC -brikker snudde økonomien i radiodesign som brukes med vakuumrørmottakere. Siden marginalkostnaden for å legge til flere forsterkningsinnretninger (transistorer) til brikken i hovedsak var null, var størrelsen og kostnaden for mottakeren ikke avhengig av hvor mange aktive komponenter som ble brukt, men av de passive komponentene; induktorer og kondensatorer, som ikke lett kunne integreres på brikken. Utviklingen av RF CMOS -brikker, som ble pioner av Asad Ali Abidi ved UCLA i løpet av 1980- og 1990 -årene, gjorde det mulig å lage trådløse enheter med lav effekt.

Den nåværende trenden i mottakere er å bruke digitale kretser på brikken til å utføre funksjoner som tidligere ble utført av analoge kretser som krever passive komponenter. I en digital mottaker samles og digitaliseres IF -signalet, og båndpass -filtrerings- og deteksjonsfunksjonene utføres av digital signalbehandling (DSP) på brikken. En annen fordel med DSP er at mottakerens egenskaper; kanalfrekvens, båndbredde, forsterkning, etc. kan dynamisk endres av programvare for å reagere på endringer i miljøet; disse systemene er kjent som programvaredefinerte radioer eller kognitiv radio .

Mange av funksjonene som utføres av analog elektronikk kan i stedet utføres av programvare . Fordelen er at programvaren ikke påvirkes av temperatur, fysiske variabler, elektronisk støy og produksjonsfeil.

Digital signalbehandling tillater signalbehandlingsteknikker som ville være tungvint, kostbare eller på annen måte umulig med analoge metoder. Et digitalt signal er i hovedsak en strøm eller sekvens av tall som videresender en melding gjennom et slags medium, for eksempel en ledning. DSP -maskinvare kan skreddersy båndbredden til mottakeren til gjeldende mottaksforhold og til typen signal. En typisk analog mottaker kan ha et begrenset antall faste båndbredder, eller bare én, men en DSP -mottaker kan ha 40 eller flere individuelt valgbare filtre. DSP brukes i mobiltelefonsystemer for å redusere datahastigheten som kreves for å overføre tale.

I digitale radiokringkastingssystemer som Digital Audio Broadcasting (DAB) digitaliseres og komprimeres det analoge lydsignalet , vanligvis ved bruk av et modifisert diskret cosinus transform (MDCT) lydkodingsformat som AAC+ .

"PC -radioer", eller radioer som er designet for å bli kontrollert av en standard PC, styres av spesialisert PC -programvare ved hjelp av en seriell port koblet til radioen. En "PC-radio" har kanskje ikke et frontpanel i det hele tatt, og kan være utelukkende designet for datastyring, noe som reduserer kostnadene.

Noen PC -radioer har den store fordelen at de kan oppgraderes i feltet av eieren. Nye versjoner av DSP -fastvaren kan lastes ned fra produsentens nettsted og lastes opp i flashminnet til radioen. Produsenten kan da faktisk legge til nye funksjoner i radioen over tid, for eksempel å legge til nye filtre, DSP -støyreduksjon, eller rett og slett for å rette feil.

Et fullt utstyrt radiokontrollprogram gir mulighet for skanning og en rekke andre funksjoner og spesielt integrering av databaser i sanntid, som en "TV-Guide" -type. Dette er spesielt nyttig for å finne alle overføringer på alle frekvenser til en bestemt kringkaster, til enhver tid. Noen kontrollprogramvaredesignere har til og med integrert Google Earth i kortbølgedatabasene, så det er mulig å "fly" til en gitt senderplassering med et museklikk. I mange tilfeller kan brukeren se sendeantennene der signalet stammer fra.

Siden det grafiske brukergrensesnittet til radioen har betydelig fleksibilitet, kan nye funksjoner legges til av programvaredesigneren. Funksjoner som finnes i avanserte kontrollprogrammer i dag inkluderer et båndtabell, GUI -kontroller som tilsvarer tradisjonelle radiokontroller, lokal tidsklokke og en UTC -klokke, signalstyrkemåler, en database for kortbølgelytte med oppslagskapasitet, skannemuligheter eller tekst -til-tale- grensesnitt.

Neste nivå i integrasjonen er " programvaredefinert radio ", der all filtrering, modulering og signalmanipulering utføres i programvare. Dette kan være et PC -lydkort eller et dedikert stykke DSP -maskinvare. Det vil være en RF- front-end for å levere en mellomfrekvens til den programvaredefinerte radioen. Disse systemene kan gi ekstra mulighet over "maskinvare" -mottakere. For eksempel kan de ta opp store deler av radiospekteret til en harddisk for "avspilling" på et senere tidspunkt. Den samme SDR som det ene minuttet demodulerer en enkel AM -kringkasting, kan også være i stand til å dekode en HDTV -sending i den neste. Et åpen kildekode-prosjekt kalt GNU Radio er dedikert til å utvikle en SDR med høy ytelse.

Helt digitale radiosendere og -mottakere presenterer muligheten for å øke radioens evner.

Se også

• Kortbølgeradio
• Dielektrisk trådløs mottaker
• Digital lydkringkasting (DAB)
• Mottaker for direkte konvertering
• Minimum påviselig signal
• Radiogram (møbler)
• Mottaker (informasjonsteori)
• Selektivitet (elektronisk)
• Følsomhet (elektronikk)
• Støy (elektronikk)
• Forvrengning
• Satnav
• Telekommunikasjon
• Bare TV-mottak
• Tuner (radio)

Referanser

Videre lesning

• Communications Receivers, Third Edition, Ulrich L. Rohde, Jerry Whitaker, McGraw Hill, New York, 2001, ISBN  0-07-136121-9
• Buga, N .; Falko A .; Chistyakov NI (1990). Chistyakov NI (red.). Radiomottakerteori . Oversatt fra russisk av Boris V. Kuznetsov. Moskva : Mir Publishers . ISBN 978-5-03-001321-3  Først utgitt på russisk som «Радиоприёмные устройства»CS1 maint: postscript ( lenke )