เครื่องรับวิทยุ

ประวัติ

         เครื่องรับวิทยุเกิดขึ้นในราว พ.ศ. 2439 ในงานจัดแสดงของรัสเซีย โดย Alexander Stepanovich Popov ในประเทศไทยยุคแรกประมาณปี พ.ศ. 2470 ได้ติดตั้งเครื่องส่งวิทยุระบบAM ขนาด200วัตต์ ที่ทำการไปรษณีย์โทรเลข นับเป็นครั้งแรกที่มีเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียงออกอากาศ เครื่องรับวิทยุในยุคแรกนั้นเป็นชนิดแร่ มีเสียงเบามากและต้องใช้หูฟัง ต่อมาเปลี่ยนเป็นเครื่องรับชนิดหลอดสุญญากาศ มีความดังมากขึ้น

         ประมาณปี พ.ศ. 2500 เป็นยุคเครื่องรับวิทยุทรานซิสเตอร์ แต่ระยะแรกๆ ยังมีขนาดใหญ่มากและต่อมามีการพัฒนาอุปกรณ์และวงจรให้มีขนาดเล็กลงตามลำดับ จนสามารถนำไปในสถานที่ต่างๆได้ และมีการส่งทั้งระบบ AM และFM เช่นในปัจจุบัน


หลักการทำงาน
        วงจรเลือกรับความถี่วิทยุุ เนื่องจากสถานีส่งวิทยุหลายๆสถานี แต่ละสถานีจะมีความถี่ของตนเอง ดังนั้นจะต้องเลือกรับความถี่ที่ต้องการรับฟังในขณะนั้น
        วงจรขยายความถี่วิทยุ ทำหน้าที่นำเอาสัญญาณความถี่วิทยุที่เลือกรับเข้ามา มาทำการขยายสัญญาณให้มีกำลังแรงมากขึ้นเพียงพอกับความต้องการ
       วงจรดีเทคเตอร์ ทำหน้าที่ตัดคลื่นพาหะออกหรือดึงคลื่นพาหะลงดินให้เหลือเฉพาะสัญญาณความถี่เสียง (AF) เพียงอย่างเดียว
       วงจรขยายสัญญาณเสียง ทำหน้าที่ขยายสัญญาณทางไฟฟ้าของเสียงให้มีกำลังแรงขึ้น ก่อนที่จะส่งออกยังลำโพง
       ลำโพง เมื่อได้รับสัญญาณทางไฟฟ้าของเสียงก็จะเปลี่ยนพลังงานจากสัญญาณทางไฟฟ้าของเสียงให้เป็นเสียงรับฟังได้

           1. เครื่องรับวิทยุแบบแร่ ( Crystal Radio )

         เครื่องรับวิทยุแบบแร่เป็นวงจรเบื้องต้นของเครื่องรับวิทยุ สามารถประกอบได้ง่ายที่สุด ราคาถูก ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้า 

ตัวอย่าง วงจร เครื่องรับวิทยุ AM แบบแร่

        

         2. เครื่องรับวิทยุแบบ Regenerative

 3. เครื่องรับแบบ จูนความถี่ TRF (Tuned Radio Frequency Receiver)

TRF receiver แบบจูนครั้งเดียว ใช้กันสมันแรกๆ เครื่องรับแบบจูนความถี่ TFR จะมีประสิธิภาพและสัญญาณที่ดีกว่า เครื่องรับวิยุแบบแร่ซึ่งแบบแร่

TRF receiver แบบจูนหลายครั้ง เป็นวงจรที่พัฒนามาจากแบบแรก การจูนแต่ละครั้งจะทำหลังจากภาคขยายในแต่ละส่วน

        

4.เครื่องรับวิทยุแบบ ซูเปอร์เฮเทอโรดายน์ (Superheterodyne Receiver)

          เครื่องรับวิทยุแบบ superheterodyne  มีการเปลี่ยนความถี่ RF ที่รับเข้ามาหลาย ๆ ความถี่เป็น เดียวเป็นค่ากลาง ๆ

การกระจายคลื่นวิทยุเอเอ็ม AM

        เครื่องรับวิทยุ AM Stereo Receiver จะรับได้เฉพาะในพื้นที่ ที่ส่งระบบเดียวกัน หากต่างระบบจะรับไม่ได้ วิทยุ AM มีแถบความถี่อยู่ที่ 540 KHz ถึง 1,600 KHz มีช่องว่างของแต่ละสถานีคือ 10 KHz โดยมี องค์กรมาตรฐาน กำกับธุรกิจกิจการโทรคมนาคม  ในประเทศไทยว่าด้วยวิทยุกระจายเสียง และวิทยุโทรทัศน์ กำหนดแบนด์วิดท์ ไม่เกิน 20 KHz  ในแต่ละประเทศมีหน้าที่ จัดสรรสเปกตรัมความถี่ ใช้งานในแต่ละพื้นที่ บริเวณที่กำหนด การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ มีสองระบบที่เป็นที่รู้จัก คือ ระบบ Kahn และ ระบบ C-QUAM (motorola) 
          Kahn มีการผสมความถี่ หรือ มอดูเลต แถบความถี่ข้างของคลื่นพาห์ AM โดยข้างหนึ่งสำหรับช่องสัญญาณด้านซ้าย และอีกข้างหนึ่ง สำหรับช่องสัญญาณด้านขวา เพื่อให้เป็นระบบแยกเสียง ซ้ายขวา สำหรับระบบ
          C-QUAM จะส่งสัญญาณโมโน บวกกับ สัญญาณ สเตอริโอ โดยตำแหน่งสัญญาณ ผลต่างสัญญาณสเตอริโอ จะผสมกับพาหะย่อย โดยมีวงจรถอดรหัสที่เครื่องรับวิทยุ ทำการ สร้างสัญญาณสเตอริโอ กลับคืนมาใหม่ ที่เครื่องรับวิทยุ

การกระจายสัญญาณคลื่นวิทยุเอฟเอ็ม FM
        มาตรฐาน FCC กำหนดการกระจายเสียงย่าน FM ให้ีมีไซด์แบนด์ 150 KHz และให้มี แบนด์วิดท์ สถานีละ 200 KHz ซึ่งจะมีช่องว่างของความถี่ที่ไม่มีสัญญาณส่ง 50 KHz เป็นการ์ดแบนด์ (Guard Band) สำหรับ ป้องกันการรบกวน หรือแทรกกันระหว่างสถานี ประเทศไทยวิทยุเอฟเอ็มปฏิบัติการอยู่บนช่วงความถี่ 88 MHz ถึง 108 MHz
         สัญญาณสเตอริโอในระบบเอฟเอ็ม FM Stereo Multiplex แยกเสียงซ้ายขวา มีภาคเข้ารหัสสเตอริโอ (Stereo Encoder) มีสัญญาณ L+R (L+R Adder) เป็นสัญญาณโมโน และมีสัญญาณ L-R โดยกลับเฟสสัญญาณ R 180 องศา แล้วไปรวมกับ L ได้ L-R นำ L-R ไปผสมคลื่นแบบ บาลานซ์มอดูเลเตอร์ (Balance Modulator) กับสัญญาณคลื่นพาหะย่อย 38 KHz แบบ AM 100% โดยกำจัดคลื่นพาหะออก เอาเฉพาะ USB กับ LSB เรียกว่า สัญญาณไซด์แบนด์ L-R และมีสัญญาณ ไพลอต (Pilot Signal) ความถี่ 19 KHz เป็นความถี่ที่มีความสำคัญ ในการส่งและรับ FM Stereo Multiplex ถูกส่งออกสองทาง คือส่งเข้าในวงจรรวมสัญญาณทั้งหมด และส่งเข้าวงจรทวีคูณความถี่สองเท่า เป็น 38 KHz (บางวงจรใช้วิธีผลิต 38 KHz ขึ้นมาเป็นพาหะย่อยโดยตรง แล้วหารสองเป็นไพลอต) วงจรรวมสัญญาณทั้งหมด (Adder) จะรับสัญญาณทั้งสาม คือ L+R (Mono), 19 KHz (Pilot Signal) และ ไซด์แบนด์ L-R รวมกันส่งออกเป็นสัญญาณเดียว เป็นสัญญาณเบ็ดเสร็จสเตอริโอ (Composite Stereo Signal) แล้วส่งไปผสมคลื่นแบบ FM

ทดลองเครื่องส่ง วิทยุ AM 27 MHz

อ้างอิงจากเว็บ    http://www.one-2-win.com/radio_tech_02.htm
                             http://www.hs8jyx.com/html/receiver.html
                             http://www.neutron.rmutphysics.com/physicsboard/forum/index.php?topic=759.0

ที่มาของคลิป       http://www.youtube.com/watch?v=Yu8uHOjs9-E

ผลงานนี้ ใช้สัญญาอนุญาตของครีเอทีฟคอมมอนส์แบบ แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-ไม่ดัดแปลง 3.0 ต้นฉบับ.