Postat la - 23 decembrie 2018
Undele Radio și Radioul cu Cristal
A fost cu mult timp în urmă, când iubitul meu bunic mi-a povestit despre radiourile cu galenă, un tip de receptor radio care funcționează fără nici o sursă de alimentare electrică externă, fiind alimentat doar de energia undei radio în sine. Fiind doar un copil, eram confuz. Bunicul mi-a explicat că undele radio sunt, prin natura lor, unde electrice și astfel, dacă aș atârna niște fire în copaci, acestea ar putea capta o parte din energia undelor radio și le-aș putea asculta folosind un cristal de galenă într-o cutie de chibrituri și o pereche de căști.
Desigur, nu am înțeles prea bine cum putea funcționa, dar acum, după aproximativ 25 de ani, am realizat un radio cu cristal ca demonstrație, pentru a le arăta și explica altora cum funcționează și ce este o undă radio.
Prezentare generală a undelor radio
În imaginea de mai sus este prezentată cea mai simplă antenă: un dipol. Un dipol constă dintr-un fir conductor cu capetele libere, alimentat în centru, formând astfel două elemente egale – cele două bare groase din imagine.
Exemplu: Transmițătorul
Transmițătorul nu este altceva decât un generator electric. Poate fi înlocuit chiar și cu o simplă baterie. Când bateria este conectată la antena dipol, o parte din electronii unui element sunt „absorbiți” și împinși de baterie în celălalt element, prin bateria însăși. Apoi, cele două elemente se încarcă ca un condensator (firul fiind placa, iar aerul dielectricul). Dacă tensiunea bateriei crește, mai mulți electroni sunt deplasați, generând un câmp electric mai puternic: un element devine pozitiv (mai puțini electroni), iar celălalt negativ (mai mulți electroni).
Pe scurt: când se aplică o forță de tensiune între elementele dipolului, electronii încep să se miște – generând curent. Când nu mai pot fi deplasați, curentul scade la minim, iar câmpul electric ajunge la maxim.
Dacă polaritatea bateriei este inversată brusc, electronii curg în sens opus și fenomenul se repetă. Acest proces de alternanță este similar frecvenței emițătorului.
Pentru a menține procesul, trebuie alimentată antena cu o tensiune alternativă, de exemplu 100 kHz. Astfel, electronii din antenă vor oscila de 100.000 de ori pe secundă, generând un câmp electric cu aceeași frecvență. Antena dipol generează un câmp electric puternic în apropiere; alte antene pot genera un câmp magnetic mai puternic sau ambele.
Important: atunci când o particulă încărcată se mișcă, generează urme de energie compuse dintr-un câmp electric și unul magnetic. Dacă aceste câmpuri sunt în fază, ele se autosusțin și se propagă, rezultând radiație electromagnetică. Aceasta va continua să călătorească chiar și după ce transmițătorul este oprit.
Undele radio sunt o mică parte a spectrului electromagnetic, alături de lumina vizibilă, UV, raze X, etc.
Exemplu: Receptorul
Pe măsură ce energia electromagnetică se deplasează, interacționează cu atomii și particulele încărcate. Dacă o antenă dipol este conectată la un receptor, unda incidentă determină electronii să oscileze, replicând vibrația de la antena emițătoare. Astfel, este generat un curent proporțional cu puterea undei și invers proporțional cu distanța. Acest lucru este valabil nu doar pentru antene, ci și pentru orice obiect: metale, apă, țesuturi, etc.
Curentul poate fi măsurat, amplificat sau decodat de către receptor.
Desigur, sunt mulți alți factori: câștigul antenei, reflexii, pierderi, polarizare, etc. Dar nu vom scrie o carte despre antene acum :)
Receptorul cu cristal
Antena este crucială, deoarece trebuie să poată produce suficientă energie pentru a alimenta căștile fără amplificare. Condiții importante: fire groase, conexiune bună la sol, lungime suficientă (în funcție de banda vizată).
Receptorul trebuie să includă:
- circuit de potrivire a impedanței
- filtre selective de înaltă calitate
- detector sensibil (diodă germanium)
- căști potrivite, de impedanță mare
Schema receptorului:
Receptorul folosește două circuite LC acordate, o diodă germanium opțional polarizată, o rezistență de 100K ca traseu DC, un condensator de filtrare pentru căștile piezoelectrice.
Polarizarea nu este obligatorie pentru diodele germanium, dar ajută pentru diodele siliciu.
Căștile piezo sunt deja de impedanță mare și potrivirea este realizată automat prin acordul bobinelor. Un comutator permite comutarea între serie și paralel – seria oferă sensibilitate mai mare.
Dezavantaje:
- potrivirea impedanței audio este corectă doar când LC2 este acordat la rezonanță
- nu există circuit de potrivire între antenă și receptor
- bobina în regim de câteva spire acționează ca transformator, scăzând Q-ul
- sursa de polarizare a detectorului ar trebui filtrată
Domenii de acord pentru LC2:
1. 40 MHz – 23 MHz
2. 22 MHz – 12 MHz
3. 12 MHz – 7 MHz
4. 7 MHz – 4 MHz
5. 4,5 MHz – 2,5 MHz
6. 2,8 MHz – 1,7 MHz
Cu un miez de ferită, gama coboară până la ~500 kHz.
Chiar și cu toate aceste limitări, receptorul poate recepționa posturi AM de la sute (MW) sau mii (SW) de kilometri, pe timp de noapte, cu un fir de cupru de 15m la 10m înălțime și împământare la țeava de apă. Din București, pot recepționa posturi din Grecia, Ucraina, Ungaria, Turcia (MW) și China, Coreea, UK, Turcia (SW).
Este mereu o plăcere să ascult cu acest radio ;-)
73 de YO3BN
