无线电史话无线电接收机的进化史

　　无线电接收机的进化
　　EUROSCIENTIST
　　作者：Debojit Acharjee
　　作者是一名软件工程师，喜欢钻研各种软件技术。除此之外，他还喜欢写科技相关的文章。他写过许多与软件技术和计算机科学相关的文章，了解各种软件技术，如机器人过程自动化(RPA)、人工智能(AI)和机器学习(ML)、区块链、DevOps、数据库管理，还了解多种编程语言。除此之外，他还了解各种用于音频/视频编辑和制作的多媒体软件。他对计算机的热情使他努力工作，他相信成功只有通过努力工作和良好的技能才能在生活中实现。
　　无线电接收器就是这样一个小工具，人们已经使用了很多代人。在1895年古列尔莫·马可尼发明了无线电通信之后，马可尼也发明了第一台无线电接收机。无线电接收机是一种只能接收无线电信号并能将无线电信号转换为音频和声音的电子设备。无线电接收机可以通过调谐到特定频率来接收各种频率的无线电信号。这些频率有两种类型-振幅调制(AM)和频率调制(FM)。能够在AM/FM频率上接收任何模拟音频的无线电接收机被称为模拟无线电接收机，多年来人们一直在使用模拟无线电接收机。
　　自1895年马可尼发明模拟无线电以来，许多公司开始制造无线电接收机。首先是1916年的De Forest RJ6，后来许多 模拟无线电接收机 ，如索尼TR-63(1957年)和H.H. Scott 350(1961年)进入市场，他们是第一批模拟无线电接收机。数字电子技术和数字无线电传输技术出现后，数字无线电接收机开始抢占市场——能够接收数字音频广播(DAB)——数字无线电传输的接收机 。2003年，Pure推出了PocketDAB 1000，这是世界上第一个能够播放DAB广播电台的袖珍数字收音机。然而，当互联网技术在无线电接收机中实施时，无线电接收机变得多样化，这使得公司有可能引入互联网无线电接收机。互联网无线电接收器可以是计算机的一个应用程序，也可以是一个独立的接收器，连接到互联网上接收互联网电台。来自3com的Kerbango互联网无线电接收机是21世纪第一个独立的互联网无线电接收机。在软件定义无线电(SDR) 到来之后，无线电接收机技术的这种变化甚至超越了互联网无线电接收机。SDR接收机是一种无线电接收机，它可以接收模拟和数字无线电传输，但可以使用软件进行配置和控制。在引入片上系统(SoC)制造技术后，这成为可能，2007年，Broadcom使用BCM21551处理器制造了第一台SDR接收器。这种SDR无线电接收机在ameture无线电爱好者中很受欢迎，带有Realtek RTL2832U/R820T2解调器芯片的USB加密狗经常被这些爱好者用作SDR接收机。自从第一台无线电接收机发明以来，无线电接收机的技术已经发生了多次变化，随着各种新技术的出现，无线电接收机也变得越来越智能。
　　无线电接收器的种类
　　无线电接收机主要有两类——模拟接收机和数字接收机。在模拟类别下，有调幅或调频接收器，但也可以是组合接收器。在数字接收机中，它可以是AM/FM高清无线电接收机或DAB/DAB+接收机。互联网无线电接收器也是数字无线电接收器，但只有在连接到互联网时才能接收无线电台。
　　1. 模拟无线电接收机：
　　这些类型的无线电接收机可以接收AM/FM频率的模拟无线电广播。以前只有调幅收音机，人们用模拟调幅收音机收听新闻和音乐。第一个临时电台和广播是由古列尔莫·马可尼在1895年完成的，在那之后，许多电台开始在AM频率上播放新闻、音乐、小说阅读等。从那时起，人们开始使用调幅接收器。1933年埃德温·阿姆斯特朗发明调频广播后，1940年，通用电气公司提出了调频广播的想法，并表明调频广播比AM更好，更不容易受到电磁干扰。通用电气在此期间创办了调频广播电台(WGFM)，但后来在1980年出售，现在被称为WRVE (99.5 MHz)，也被称为99.5 -河流。调频广播也可以传输立体声音乐，WEFM(在芝加哥地区)和WGFM(在纽约斯克内克塔迪)被报道为第一批立体声调频电台。调频无线电广播引入后，调频无线电接收机开始在市场上增长，许多接收机都具有AM/FM接收功能
　　调幅AM无线电接收器：
　　调幅无线电接收器只能接收调幅无线电频率。调幅广播电台使用一种叫做调幅的技术广播无线电信号，简而言之就是调幅。首先是1904年的晶体收音机，然后是1906年的真空管收音机;在Lee De Forest发明真空管之后。由于笨重的设计，当时随身携带无线电接收机并不容易，但在1947年晶体管发明后不久，无线电接收机变得便携且体积更小。调幅无线电接收机能够接收调幅无线电广播，其频率可以是长波(LW)、中波(MW)和短波(SW)。长波(LW)的频率范围是30-300千赫，大多数旧的AM无线电接收机能够接收长波无线电广播。长波信号可以传播到2000公里远，但在17000公里远的地方也能收到信号。阿尔及利亚的阿尔及利亚/Chaine 1电台(198千赫)、法国的RTL电台(234千赫)、摩洛哥的Médi 1电台(171千赫)和波兰的Polskie电台(216千赫)是一些使用高功率天线以长波频率广播的AM电台。中波(MW)频率范围为525千赫- 1710千赫，自20世纪20年代以来，世界上大多数地方广播电台仍然使用中波频率广播。中波电台可以在当地接收，但在夜间，无线电信号可以传播2000公里远，电台可以从另一个城市或国家听到。短波(SW)的频率范围是3-30兆赫，许多国际无线电台都使用短波频率广播，因为短波信号可以从一个大陆传输到另一个大陆，传输距离可达几千公里。短波无线电信号可以传播到世界各地，因为它们被电离层反射，就像镜子反射光线一样。在调幅频率的所有类型中，只有短波频率可以使用任何普通的调幅无线电接收器从世界各地听到。
　　第一台商用调幅收音机是1916年由德福里斯特无线电电话电报公司制造的RJ6。 在埃德温·阿姆斯特朗(Edwin Armstrong)发明超外差无线电接收机后，许多公司，如美国Zenith电子公司(Zenith Electronics)，在1942年推出了型号12S-568和型号7G605的AM无线电接收机，这是第一台便携式收音机。大多数真空管收音机只接收长波和中波频率，因为当时短波广播还不普遍。飞利浦也是这样一家公司，1927年开始生产真空管收音机，成为世界上最大的调幅收音机制造商。
　　来源：Lee de Forest
　　在20世纪50年代早期晶体管(电子元件)发明之后，许多公司，如 索尼、Zenith、RCA、DeWald和Crosley 开始制造各种类型的AM无线电接收器，这些接收器也能够接收短波频率。1957年发布的索尼TR-63是第一个大规模生产的晶体管收音机，导致晶体管收音机的大众市场渗透。
　　来源：https://m.facebook.com/ilmagicobox/photos/a.1916934968546200/2730037630569259/?type=3
　　在20世纪50年代无线电的黄金时代之后，由于国际广播电台的增加，许多公司开始制造世界波段接收机。世界波段接收器能够接收任何AM无线电台，以长波、中波或短波频率广播。许多公司，如索尼、Sangean、Grundig和飞利浦，生产基于晶体管的世界波段接收机。
　　调频FM无线电接收机：
　　调频无线电接收机只能接收调频广播电台。调频广播电台通过一种叫做调频的技术广播无线电信号，简而言之就是调频。这项技术是埃德温·阿姆斯特朗在1933年发明的，并在1940年被一家名为通用电气的公司验证。通用电气公司还创办了世界上第一个调频广播电台WGFM/WRVE - 99.5 the River 1939，这也是世界上第一个立体声调频广播电台。此后，许多调频广播电台开始在世界各地广播，调频收音机开始在听众中流行起来。许多公司开始制造调频收音机接收机和公司称为H. H.斯科特(美国)制造和销售第一个调频收音机接收机-型号350在1961年。
　　来源：https://i.pinimg.com/736x/4e/ea/63/4eea631f46545c1eb4dfab4816220570-lwren-scott-vinyl-records.jpg
　　后来，公司开始生产AM和FM两种模式的无线电接收机，今天大多数无线电接收机都可以接收AM和FM频率。AM/FM接收器变得如此受欢迎，以至于许多产品，如闹钟、CD/MP3播放器、随身听、便携式扬声器等，都生产了集成AM/FM收音机。索尼随身听就是这样一个受欢迎的产品，它带有AM/FM接收器。然而，今天制造的许多无线电接收机也没有AM模式。由于AM听众的下降，许多公司现在不整合AM接收机与FM收音机接收机。今天，只有特定的无线电型号同时具有AM/FM模式，而德根和德胜等公司生产的世界波段接收机也具有这种功能。然而，随着智能手机用户的增加和智能手机中FM接收器的集成，AM听众的数量逐渐减少。
　　来源：Debojit Acharjee
　　模拟接收机使用伸缩天线或环形天线接收模拟无线电信号。接收到的无线电信号然后由射频放大器放大，并与振荡器波混合。然后中频(IF)放大器将放大的信号发送到检测器，检测器检测音频并将其馈送到音频放大器。音频放大器最终将音频放大，并在扬声器的帮助下使其可听。
　　无线电广播频率和无线电接收机制造标准由美国联邦通信委员会(FCC)规定，企业必须遵守FCC规定的标准。由于这个原因，几乎所有由品牌公司生产的无线电接收机只能接收商业电台的频率，而不能接收任何其他类型的通信频率，如空中或警察波段频率。
　　2. 数字无线电接收机：
　　数字无线电接收机只与数字无线电发射或互联网广播一起工作，数字无线电接收机将从数字无线电信号接收到的数字音频信号转换为模拟音频。然后使用模拟音频放大器将模拟音频转换为声音。数字无线电信号可以压缩或未压缩，但通常压缩为MP2格式。 各种类型的数字无线电接收器包括：数字音频广播(DAB)，高清无线电和互联网无线电接收器。 第一个出现的数字音频广播(DAB)接收机是在90年代，挪威广播公司(NRK)在1995年6月1日推出了世界上第一个DAB频道(NRK Klassisk)。市场上出现了许多DAB接收器，PocketDAB 1000是Pure International于2003年推出的世界上第一款袖珍DAB接收器。在DAB接收器兴起几年后，HD无线电接收器被许多公司引入市场，如Sangean, Sony, TEAC, Yamaha, JVC, Kenwood和Pioneer。这种高清无线电接收机能够接收数字AM/FM无线电信号。由于高清广播电台只在美国和加拿大等一些国家运行，这种高清无线电接收机无法大量进入国际市场。后来，互联网无线电接收机在互联网用户中流行起来，这样的无线电接收机需要互联网连接才能播放任何互联网电台。它要么是在电脑上使用的应用程序，要么是连接到互联网的独立接收器。来自3com的Kerbango互联网无线电接收器是第一个独立的互联网无线电接收器，但独立的接收器无法主导市场，因为互联网无线电应用程序很容易获得，当在计算机上使用时(连接到互联网)可以播放互联网电台。但故事并未就此结束——在片上系统(SoC)处理器兴起之后，软件定义无线电(SDR)接收器的工作成为可能。SDR接收机是一种无线电接收机，可以在计算机的帮助下接收无线电信号，并由软件控制。博通的BCM21551处理器于2007年首次用于SDR接收器。此后，许多公司在市场上推出了多种类型的SDR接收器，带有Realtek RTL2832U/R820T2解调器芯片的USB加密狗也可以用作SDR接收器，在ameture无线电爱好者中非常受欢迎。如今，许多公司，如美国八重(Yaesu)，生产内置SDR功能的无线电收发器。
　　数字音频广播(DAB)：
　　数字音频广播(DAB)接收器只能接收DAB/DAB+无线电广播。DAB广播使用数字无线电信号来广播音频，并且可以在相同的带宽下提供更多的电台。这就是为什么它比模拟调频更好，但如果带宽低于192kbps，音频质量就会很差。此外，当信号强度低于临界阈值时，DAB接收机的接收质量会下降，而FM接收机的接收质量随着信号的下降而下降缓慢，能够有效覆盖更大的区域。1995年6月1日，挪威广播公司(NRK)推出了世界上第一个DAB频道(NRK Klassisk)。英国广播公司和瑞典电台(SR)也于1995年9月27日首次推出DAB数字广播。轻拍。从那时起，许多公司已经开始制造DAB接收器。渐渐地，许多国家都改用了DAB, DAB接收器也开始在世界上流行起来。Pure International Ltd(英国)等公司开始制造DAB接收器，它是世界上第一家制造DAB接收器的公司。2003年，Pure推出了PocketDAB 1000，这是世界上第一款袖珍数字收音机。
　　来源：https://mans.io/images/1125470/1306145.jpg
　　许多其他公司，如先锋，德胜，Revo, Tivoli，日内瓦等生产DAB无线电接收机。一种名为DAB+的较新版本的DAB广播已经在许多国家开始使用，许多新的DAB接收机被制造出来与DAB+兼容，但旧的不能。然而，较新的DAB+接收器向后兼容，也可以接收DAB广播。由于DAB技术的许多优点，许多AM/FM广播电台已经完全切换到DAB，但这不是美国的情况，因为在北美，大多数广播电台都使用高清无线电技术而不是DAB进行数字广播。
　　来源：Debojit Acharjee
　　DAB无线电接收机使用解码数字无线电信号的技术来播放电台。调谐器对射频进行数字调谐，正交频分复用(OFDM)信号由OFDM解调器解调。解调后的信号被信道检测器使用，调谐后的电台的数字信号被分组解调和解码器使用，以使不同业务和音频回放使用数字信号。接收机的每一个组件都由控制器通过控制总线控制，用户输入也由控制器通过用户界面使用。
　　高清无线电接收机：
　　这种类型的无线电接收机只能接收数字AM/FM无线电信号，也称为带内通道(IBOC)。HD收音机只是IBOC技术的一个商标，它使用标准无线电频率来传输音频和数据。数字数据在无线电信号的模拟音频的上方和下方传输，因此音频可以在数字高清模式或普通模拟音频中收听。高清广播主要在美国、加拿大和墨西哥使用。它在2002年被美国联邦通信委员会(FCC)选定为美国的数字音频广播方法，并且是FCC批准的美国数字AM/FM广播的唯一数字系统。从那时起，许多高清无线电接收器在市场上可用。Sangean、索尼、TEAC、雅马哈、JVC、Kenwood、Pioneer是生产HD收音机的知名企业。Sangean HDR-16和Sparc SHD-BT1是市面上和亚马逊等网店上可以买到的高清无线电接收机。
　　网络无线电接收器：
　　互联网无线电接收器通过对互联网上的流式音频广播进行编码并将其转换为音频信号来工作。互联网无线电接收器可以是一个独立的硬件设备(嵌入式系统)，也可以是运行在任何操作系统上的应用软件。互联网电台是卡尔·马拉默德首创的。1993年，Malamud推出了＂网上谈话电台＂，这是＂第一个计算机广播谈话节目，每周采访一位计算机专家＂。从那时起，许多互联网广播电台开始在线广播，像BBC世界服务这样的国际电台也开始在线广播。市场上有许多独立的网络电台，来自3com的Kerbango互联网电台接收器是第一个独立的网络电台接收器，让人们在没有任何PC的情况下收听网络电台。
　　来源：https://techland.time.com/wp-content/uploads/sites/15/2011/08/kerbango.jpg?w=586
　　使用任何移动应用程序或PC软件使用任何互联网电台收听任何在线电台也是可能的。PC软件，如Steamcore的尖叫电台(https://www.screamer-radio.com/)是一款互联网电台软件，可以在Windows PC上收听在线电台。为了使用互联网电台接收器收听任何在线电台，必须获得流媒体URL链接。许多像https://www.internet-radio.com/这样的网站都有在线电台，但要获得流媒体链接，你必须下载M3U播放列表文件，并使用notepad等文本编辑器打开它。在记事本中打开播放列表文件后，您将看到流媒体URL作为带有端口号的web地址(例如:http://us4.internet-radio.com:8266/)。您需要复制该URL链接，并使用它与您的互联网电台接收器播放该电台。
　　这似乎是一种收听在线电台的非常简单的方法，但有许多电台不使用静态URL链接来播放他们的电台，而且它总是加密的。这些广播电台只能在官方网站或手机应用上播放。许多国际广播电台，如VOA和CRI中国国际广播电台，都使用加密的广播流。
　　来源：Debojit Acharjee
　　网络无线电接收器也可以使用ESP32这样的微控制器和数模转换器(DAC)工作。微控制器需要编程来解码网络无线电包。当使用WiFi连接到互联网时，用户可以通过控制器接口调到互联网站点，站点信息显示在屏幕上
　　显示设备连接到微控制器。解码后的信号被送入DAC并转换为模拟音频，通过连接的扬声器播放。
　　软件定义无线电(SDR)：
　　SDR无线电接收机在软件的帮助下完成各种无线电处理任务，如无线电信号的调谐和滤波。与传统的无线电接收机不同，其中各种电子组件，如滤波器、固定器、放大器、调制器/解调器、检波器等，都是在硬件中实现的，在SDR接收机中，这些组件也在软件中实现，可以在计算机/嵌入式系统的帮助下进行控制。
　　第一个SDR是由美国企业家兼科学家Ulrich L. Rohde的研究团队在1982年根据美国国防部的合同在RCA工作时开发的，它使用了COSMAC(互补对称单片阵列计算机)芯片。 然而，SDR的实际商业应用是由一家名为Broadcom的公司在射频CMOS技术的帮助下实现的。该公司在2007年通过将一个SDR与BCM21551处理器集成在一个混合信号的片上系统(SoC)上证明了这一点。
　　来源：https://www.passion-radio.com/668-large_default/rtl-sdr-r820t2.jpg
　　来源：http://sandsoftwaresound.net/wp-content/uploads/2020/09/Airspy-sdr-sharp.jpg
　　从那时起，许多公司在市场上推出了SDR接收器，以供ameture使用。任何带有Realtek RTL2832U/R820T2解调器芯片的USB加密狗都可以在计算机和SDR软件(如SDRSharp)的帮助下用作SDR接收器。它的频率范围为25MHz至1800MHz，并支持模拟(AM/FM)和数字(DAB)无线电接收。更多信息请访问https://www.rtl-sdr.com/。
　　来源：Bebojit Acharjee
　　SDR接收机硬件与所连接计算机的硬件一起工作。接收机的各个部件由计算机硬件按照软件配置进行控制。与SDR硬件连接的天线接收的无线电信号被SDR的柔性射频硬件使用。只有RF硬件的灵活性才能在软件的帮助下在许多不同的模式下工作。滤波后的无线电信号被转换为数字数据，并用于信道化和采样率转换。然后，计算机使用这些数据进行进一步处理，输出音频数据。
　　许多AM/FM电台已采用数字传输方式，并运营互联网广播频道。尽管数字无线电传输的音频质量具有较高的质量，但与传统的模拟传输相比，数字传输仍存在一些缺点。而最大的缺点之一是，像DAB这样的数字传输覆盖范围有限。AM模拟无线电信号(尤其是SW)可以从一个国家传输到另一个国家数千英里，但这是不可能的数字无线电传输，如DAB。此外，要使用互联网无线电接收器，必须有一个活跃的高速互联网连接，这不是免费的。
　　因此，模拟无线电技术有一些很好的特性，使它在一些最坏的情况下成为赢家，比如网络故障(对于互联网无线电)和电磁干扰(导致数字传输数据丢失)，它是有史以来最好的技术之一。
　　本文作者Debojit Acharjee是一名软件工程师，喜欢钻研各种软件技术。除此之外，他还喜欢写科技相关的文章。他写过许多与软件技术和计算机科学相关的文章，了解各种软件技术，如机器人过程自动化(RPA)、人工智能(AI)和机器学习(ML)、区块链、DevOps、数据库管理，还了解多种编程语言。除此之外，他还了解各种用于音频/视频编辑和制作的多媒体软件。他对计算机的热情使他努力工作，他相信成功只有通过努力工作和良好的技能才能在生活中实现。
　　source：https://www.euroscientist.com/the-evolution-of-radio-receivers/