MOJE PRVNÍ RÁDIO

Je to již dosti dávno, co v roce 1887 německý učenec Heinrich Hertz zkonstruoval prvé zařízení, které bylo schopno vysílat a přijímat elektromagnetické vlny na vzdálenost několika metrů. Primitivní přístroj, kde změnu směru proudu v cívce zajišťoval mechanický komutátor, výrazně zlepšil Guglielmo Marconi. V roce 1901 se lidstvo dočkalo prvého skutečného rádiového přenosu – přes Atlantik bylo přeneseno písmeno S v Morseově abecedě, noviny v té době jásaly – tři tečky překonaly oceán. V současné době již lidstvo prostřednictvím rádiových vln zkoumá nejvzdálenější konce vesmíru. Rádiové a televizní přijímače nás na každém kroku doprovází zvukem, obrazem, a dokonce příkazy k ovládání nejrůznějších zařízení.

Tento článek vám pomůže postavit vlastní nejjednodušší rádio, takže sami můžete vyrazit na fascinující cestu do kouzelného světa rádiových vln. Nicméně, před stavbou tohoto přijímače, který je schopen z elektromagnetické vlny extrahovat zvuk, který si pak poslechneme z reproduktoru nebo ze sluchátek, je nutno si všimnout toho, jak je vlastně onen signál „zabalen“ do elektromagnetických vln, které rozhlasové stanice posílají do prostoru.

Amplitudová modulace.

Vůbec nejjednodušším způsobem zakódování informací do elektromagnetických vln jsou impulsy se stálou amplitudou a různou dobou trvání – ve tvaru teček a čárek podle známé Morseovy abecedy. Takové „telegrafy bez drátu“ se používaly již od začátku dvacátého století. Aby však bylo možno přenášet rádiem také řeč a hudbu pro rozhlas, byl vyvinut systém amplitudové modulace, a tento stále používají spousty rozhlasových stanic nejen na středních a dlouhých vlnách, ale i na krátkých vlnách, kde je tak možno slyšet denně obrovské spousty stanic z celého světa. V tomto popisu se ale budeme věnovat rozhlasu na středních vlnách, návody na přijímače rozhlasových (i jiných) krátkých vln jsou na tomto webu uloženy také, ale ty doporučuji až pro ty poněkud pokročilejší, v radiokroužku je stavěli žáci z pátých až osmých tříd základní školy.

Technika amplitudové modulace provádí míchání užitečného signálu (např.projev zaznamenaný mikrofonem jako časově proměnné a sinusového vysokofrekvenčního signálu se stálou amplitudou na kmitočtu daného vysílače. Výsledkem je vysokofrekvenční signál jehož amplituda se mění podle užitečného signálu (viz obrázek výše) a následně po mnohonásobném zesílení se vysílací anténou vyzáří do prostoru.

Chcete-li zpětně získat zvukový signál z rádiové vlny, je nutno tuto vlnu nejprve „chytit“. K tomu účelu slouží nejrůznější antény, ve kterých rádiové vlny, tedy v podstatě elektromagnetické vlny naindukuje proměnné elektrické napětí. Hlavním problémem je, že ony elektromagnetické vlny jsou schovány v hustém houští nejrůznějších dalších signálů a poruch, jejichž původ může být nejrůznější, třeba i kosmický. Ale podstatné je to, že každý z oněch signálů má svůj charakteristický kmitočet.

A tak třeba můj mobil v GSM 900 používá frekvenční pásmo 890 - 915 MHz pro uplink (z mobilu k BTS) a 935 - 960MHz pro downlink (z BTS k mobilu). Televizní programy, které až do nedávna kolem nás probíhaly měly kmitočty 48,6 až 790 MHz (do přechodu na digitální vysílání). Soused si otevírá vrata garáže vysláním vlny s kmitočtem 433,33 MHz, kamarád si povídá s přáteli po republice staničkou CB pracující na 27 MHz, a tak dále.

ROZHLASOVÉ STANICE

Středovlnné rozhlasové stanice vysílají v rozsahu 522 až 1620 kHz. Kromě oficiálních rozhlasových stanic lze naladit i stanice pirátské, které lze zachytit obvykle o víkendu v rozsahu 1620 - 1710 kHz, ale nejen tam. Na popsaný přijímač se podařilo s anténou 40m dlouhou v okolí Prahy nejsilněji poslouchat tyto stanice:

Kmitočet (kHz)   Stanice

639...................Čro Plus
954...................Čro 2 / Čro 6
1062.................Country Rádio
1098.................Rádio Děvín (Slovensko)
1233.................Rádio Dechovka
1332.................Čro2 / Čro 6

….. a mimo to ve večerních hodinách celou řadu zahraničních stanic a po úpravě cívky laděného obvodu (zdvojnásobení počtu závitů) také dlouhovlnnou stanici

   270.................ČRo 1 Radiožurnál

Jak ten přijímač pracuje.

Tak jsme si toho o těch různých vlnách a o modulaci řekli dost, budeme se nyní konečně věnovat našemu přijímači. Na následujícím obrázku je jeho schéma zapojení, vidíme, že je skutečně velmi jednoduchý, postačí nám na něj všehovšudy 9 součástek.

Seznam součástek.

T1 ........................BC547 nebo BC548 a podobné

R1 ....................... M1 (100k)

R2 ....................... 2k2 (2,2k)

C1 otočný kondensátor. 540 pF

C2 ....................... 10M (10 mF) 16V

C3 ........................ M1 (100 nF)

C4  ………………... M1 (100nF)

L1 L2 …………….. .Viz popis v textu

baterie ………….….destičková baterie 9V

Jak jsem uvedl, v prostoru se nachází obrovská spousta nejrůznějších signálů s nejrůznějšími kmitočty, které dopadají na naší anténu (její konstrukci si popíšeme dále). Abychom si mohli vybrat ten právě požadovaný, s určitým kmitočtem, přivedeme signál z antény do tak zvaného  laděného obvodu (nazývá se také „rezonanční“). Takový nejjednodušší laděný obvod se skládá z paralelně spojené cívky L1 a kondenzátoru C1, jak je znázorněno na předešlém obrázku. Takto zapojený obvod, pokud je vybuzen kmitočtem, na který je naladěn, se dostane do rezonance a toto napětí značně vzroste.  Rezonanční kmitočet se určí podle vzorce:

kde f = rezonanční kmitočet, L = indukčnost cívky a C = kapacita kondenzátoru.

Všechny ostatní kmitočty, které neodpovídají uvedenému vzorci, jsou zkratovány k zemi. Tím získáme vysoce selektivní filtr, který nás zbaví všech nežádoucích signálů, a ten žádoucí zesílí. V našem případě je zde použit jednoduchý transformátor, skládající se z cívek L1 a L2 navinutých na tyčce tak zvané feritové antény. Signál, který je naladěn obvodem L1 – C1 převádí (transformuje) na proud, ovládající tranzistor T1. Vazební kondenzátor C2 odděluje bázi tranzistoru od společného vodiče (země), aby na ní mohlo být přivedeno malé předpětí odporem R1.

Signál, který přivádíme z laděného obvodu je v podstatě střídavý proud s vysokým kmitočtem, který – pokud bychom jej pustili do reproduktoru – nebyl by vůbec slyšet, membrána v reproduktoru totiž nemůže kmitat v rytmu signálu s kmitočtem řádu stovek kilohertz. Proto je na bázi tranzistoru připojen další prvek, odpor R1, který na ní přivádí referenční potenciál, malé stejnosměrné napětí. Zachycený signál bude nyní po zesílení ořezán tak, že z něj zbude pouze jedna polovina, a tedy membrána reproduktoru bude vychylována pouze v jednom směru. Mimo to je k výstupu tranzistoru připojen malý kondenzátor C3, který zajišťuje vyhlazení od zbytků vysokých kmitočtů, zkratuje je na společný vodič (zem).

Přijatý signál je po jeho zesílení pouze jedním tranzistorem je v připojeném reproduktoru nebo ve sluchátkách stále ještě obtížně slyšitelný, je stále dosti slabý. Proto doporučuji na výstup připojit aktivní reproduktor od počítače, nebo další nízkofrekvenční zesilovač, velmi výhodné je zde použít integrovaný obvod LM386, například podle popisů ZDE nebo ZDE, případně ZDE.

Anténa

Dříve než započne stavba jakéhokoliv přijímače je potřeba říct si několik slov o anténě a její stavbou to celé začít, aby už byla k prvním zkouškám přijímače připravená. Dobrá anténa svým ziskem nahradí jeden až dva zesilovací stupně přijímače. Takže si můžeme klidně řict, že sice ještě nemáme přijímač, ale už máme signál zesílený dvěma "neviditelnými" tranzistory. To není špatná představa a proto stojí za to věnovat anténě trochu péče. Záleží samozřejmě na tvých možnostech, zda to, co popíšu bude možné realizovat. Anténa, pokud je tzv. jednodrátová, by měla mít pro příjem 3,5MHz délku o něco menší než lambda čtvrt - tj. asi 19 metrů nebo o kousek méně. Je to délka celé antény, tedy od konce až po banánek v přijímači. Delší anténu nemá pro náš přijímač význam stavět, bude to jen ztráta peněz, drátu a práce, příjem to už výrazněji nezvýší. Tato anténa samozřejmě bude vyhovující i pro radioamatérská pásma kratší, protože jsou to většinou násobky předchozí frekvence. Na anténu lze použít jakýkoli izolovaný či neizolovaný měděný, bronzový (či v nouzi železný pozinkovaný) tvrdý drát silný 1 až 2mm potřebné délky (v dolní části u přijímače nastavený ohebným káblíkem), který vyvedeš od přijímače co nejkratší cestou oknem ven a zavěsíš co nejvýše. Pro krátké vlny je celkem lhostejné, bude-li to vodorovně svisle nebo šikmo vzhůru. Důležité však je, aby byla anténa co nejdál od vodivých předmětů a zdí. Nejcitlivější na to je její nejvzdálenější konec, který by měl být pokud možno vysoko a ve volném prostoru.

Bydlíš-li v paneláku, budeš se muset spokojit s anténou mnohem kratší a tomu budou odpovídat i výsledky. V souvislosti s tím bych rád upozornil, že délka antény se neodvíjí od "primitivnosti" přijímače, ale od délky přijímané vlny. A neměnným fyzikálním faktem zůstává, že spodní pásma KV prostě vyžadují dlouhé antény. (Pokud je budeš chtít v budoucnu zabývat i vysíláním na KV, pak pro plnohodnotné používání tohoto pásma budeš potřebovat zavěsit vodorovnou vysílací anténu mezi dva body vzdálené cca 40m a ležící ve výšce 6 až 10m.) - už si takové místo obhlédni :-) Samozřejmě pro příjem lze použít i některou z běžně používaných vícepásmových krátkovlnných antén, např. G5RV, W3DZZ, Windom aj., ale nutnost to není. Každou dlouhou anténu je potřeba za bouřky buď spustit na zem, vyhodit přívod z okna nebo pomocí masivního přepínače či přímo banánkem (vně domu) řádně uzemnit ke svodu od hromosvodu.

Uzemnění

Každý přijímač i vysílač musí být řádně uzemněn. Nejde tu o nějaké bezpečnostní opatření. V případě zařízení napájeného nízkým napětím by to bylo k smíchu. Jde ale o to, svést veškerou zbytkovou vysokofrekvenční energii z kostry přístroje. Na jedné straně potřebujeme maximální signál z antény, na straně druhé dokonalý klid. Pokud to nenastane, dějí se podivné věci. Zařízení nežádoucím způsobem reaguje na přiblížení ruky, leze do něj průmyslové rušení, nepracuje na všech vlnových rozsazích stejně a pod. Vysokofrekvenční uzemnění není totožné s uzemněním v zásuvce. Ukostřit přístroj na kolíček v zásuvce je ještě horší než ho neuzemnit vůbec. Dráty elektroinstalace obcházejí totiž veškeré spotřebiče a doslova shromažďují jejich rušení, které by přivedly do přijímače. V rodinném domku je proto vždy nejvhodnější zřídit uzemnění zcela samostatné (tyč či deska v zemi).

V bytě je pak vhodné připojit se na osmirkované potrubí od topení, vodovod či domovní rozvod plynu.

Přívod k uzemnění by měl být pokud možno krátký a silným drátem (2,5 až 4mm2). Kdyby mělo být uzemnění opravdu "vysokofrekvenčně dokonalé" muselo by být tvořeno vějířem několika železných pozinkovaných pásovin (25 x 5mm) dlouhých (lambda čtvrt) - 20m, zakopaných v zemi . Ale takové dokonalosti pro příjem zase nepotřebujeme.

Montáż a uvádění do chodu.

Tak a tím jsme si již vysvětlili téměř vše, co o problému příjmu musíme vědět, ale doufám, že pokud vás tato tématika chytne u srdce, jistě se budete zajímat o další zajímavé a potřebné informace.

Popsaný přijímač je možné smontovat na kousku cuprextitu, tedy materiálu, ze kterého se vyrábí plošné spoje – kmitočty, na kterých zde budeme pracovat jsou tak nízké, že není zapotřebí specielní návrh s ohledem na použití vysokých kmitočtů. Sice všem doporučuji použít anténu podle předešlého popisu, ale jen jako pokus jsme v kroužku použili 2 metry dlouhý kousek vodiče o průměru 3 mm zavěšený ve svislé poloze, a přesto se nám podařilo zachytit řadu rozhlasových stanic.

Začneme tím, že si povíme něco o cívkách, které jsou navinuty na feritové tyčce, získané z feritové antény starého radiopřijímače o průměru 1 cm s délkou 10 cm. Cívka L1 je navinuta padesáti závity smaltovaného drátu o průměru 0,4 mm, těsně vedle ní je navinuta cívka L2 stejným drátem, 12 závitů.

Pro napájení vychází jako nejvhodnější destičková baterie 9 V s příslušným konektorem, který můžeme snadno a rychle získat ze stejné vadné baterie. Konektor připojíme buď dva vodiči, nebo jej přímo připájíme na desku plošného spoje.

Tak vida, všechno je uděláno, všechno je hotovo, přijímač je kompletní. Nyní již stačí připojit k výstupu sluchátka, nebo zesilovač s reproduktorem, anténu, uzemnění a již můžele pomocí ladicího kondenzátoru C1 začít lovit rádiové stanice. Pokud se vám to nějak nedaří, jako jednomu z žáčků kroužku, je vhodné pokusně změnit počet závitů cívky L1.

Přeji šťastný lov!

Námět r.amater@poczta.fm
Anténa a uzemnění dle OK2TAR Viktor Olbramice