라디오

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배경

라디오는 라디오 송신기에서 보낸 공기로부터 전자기파를 수신합니다. 전자기파는 중첩되는 전기장과 자기장의 조합입니다. 라디오는 신호라고 하는 이러한 전자기파를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환합니다.

라디오는 일상 생활의 일부입니다. 그들은 음악을 틀거나 아침에 알람으로 사용될 뿐만 아니라 무선 전화기, 휴대폰, 베이비 모니터, 차고 도어 오프너, 장난감, 위성 및 레이더에도 사용됩니다. 라디오는 경찰, 소방, 산업 및 군대의 통신에서도 중요한 역할을 합니다. 시계, 자동차, 아마추어(햄), 스테레오 등 많은 유형의 라디오가 있지만 모두 동일한 기본 구성 요소를 포함합니다.

라디오는 작은 AM/FM "Walkman"에서 송신기와 수신기가 하나의 장치에 결합된 고도로 정교한 다중 모드 트랜시버에 이르기까지 모든 모양과 크기로 제공됩니다. 방송 라디오의 가장 일반적인 모드는 AM(진폭 변조) 및 FM(주파수 변조)입니다. 햄 무선 통신 사업자, 산업체 및 군대에서 사용하는 다른 모드는 CW(모스 부호를 사용한 연속파), SSB(단측파대), 원격 측정, 무선 텔레타이프 및 PSK(위상 편이 변조)와 같은 디지털 모드입니다.

연혁

Guglielmo Marconi는 1901년 12월 대서양을 가로질러 영국에서 뉴펀들랜드로 첫 번째 무선 메시지를 성공적으로 보냈습니다. Marconi의 라디오는 음성이나 음악을 수신하지 못했습니다. 오히려 모스 부호를 사용하여 신호를 보내는 스파크 갭 송신기에서 생성된 윙윙거리는 소리를 수신했습니다.

라디오는 1906년 크리스마스 이브에 음성을 듣게 되었습니다. 수십 명의 선박 및 아마추어 라디오 운영자가 저녁 교통 메시지를 듣고 있을 때 "CQ, CQ"(모든 방송국에 전화를 걸면 메시지가 있음을 의미합니다)를 부르는 남자의 목소리를 듣고 놀랐습니다. 모스 부호의 관례적인 dits와 dahs 대신. 메시지는 매사추세츠 주 브랜트 록에 있는 작은 라디오 방송국에서 레지날드 오브리 페센든 교수가 전송한 것입니다.

1904년부터 1914년까지 라디오는 다이오드 및 3극관 진공관의 발명으로 많은 개선을 거쳤습니다. 이러한 장치는 음성 및 음악의 더 나은 전송 및 수신을 가능하게 했습니다. 또한 이 기간 동안 라디오는 대양을 횡단하는 선박의 표준 장비가 되었습니다.

라디오는 제1차 세계 대전 중에 성년이 되었습니다. 군대 지도자들은 바다에서 보병 및 선박과 통신하는 데 라디오의 가치를 인식했습니다. 1차 세계 대전 동안 라디오가 더 강력하고 컴팩트해지도록 많은 발전이 이루어졌습니다. 1923년 에드윈 암스트롱은 슈퍼헤트로다인 라디오를 발명했습니다. 라디오가 작동하는 방식의 중요한 발전이었습니다. 슈퍼헤트로다인 라디오에 사용된 기본 원리는 오늘날에도 여전히 사용됩니다.

1920년 11월 2일, 최초의 상업용 라디오 방송국이 펜실베니아 주 피츠버그에서 방송되었습니다. 그것은 즉각적인 성공을 거두었고 "라디오의 황금시대"라 불리는 라디오 혁명을 일으켰습니다. 라디오의 황금기는 1920년대 초반부터 텔레비전이 완전히 새로운 시대를 가져온 1940년대 후반까지 지속되었습니다. 이 황금기 동안 라디오는 부피가 큰 상자에 들어 있는 단순한 장치에서 아름다운 나무 캐비닛에 들어 있는 복잡한 장치로 진화했습니다. 사람들은 라디오 주위에 모여 최신 뉴스와 라디오 연극을 듣곤 했습니다. 라디오는 오늘날의 텔레비전과 비슷한 위치를 차지했습니다.

1948년 6월 30일, 트랜지스터는 벨 연구소에서 성공적으로 시연되었습니다. 트랜지스터로 인해 라디오는 셔츠 주머니에 들어갈 수 있는 가장 작은 라디오가 될 수 있었습니다. 1959년 Jack Kilby와 Robert Noyce는 집적회로에 대한 최초의 특허를 받았습니다. 1960년대의 우주 계획은 집적 회로에 더 많은 발전을 가져올 것입니다. 이제 라디오는 안경테나 작은 스테레오 이어폰 안에 들어갈 수 있습니다. 오늘날 캐비닛에 인쇄된 주파수 다이얼은 발광 다이오드 또는 액정 디스플레이로 대체되었습니다.

원자재

오늘날의 라디오는 안테나, 인쇄 회로 기판, 저항기, 커패시터, 코일 및 변압기, 트랜지스터, 집적 회로 및 스피커로 구성됩니다. 이 모든 부품은 플라스틱 케이스에 들어 있습니다.

내부 안테나는 페라이트 코어에 감긴 작은 직경의 절연 구리선으로 구성됩니다. 외부 안테나는 서로 미끄러지는 여러 개의 알루미늄 튜브로 구성됩니다.

인쇄 회로 기판은 페놀 기판에 접합된 구리 피복 패턴으로 구성됩니다. 구리 패턴은 구성 요소에서 구성 요소로의 배선입니다. 이전 라디오에 사용된 대부분의 배선을 대체합니다.

저항은 전기의 흐름을 제한합니다. 그것들은 구리로 만들어진 와이어 리드와 함께 플라스틱(알키드 폴리에스터) 하우징으로 둘러싸인 원통형 기판에 증착된 탄소 필름으로 구성됩니다.

커패시터는 전하를 저장하고 교류가 전기 회로를 통해 흐르도록 하지만 동일한 회로에 직류가 흐르는 것을 방지합니다. 고정 커패시터는 구리 와이어 리드가 있는 플라스틱 또는 세라믹 하우징에 들어 있는 폴리프로필렌 필름으로 절연된 2개의 확장된 알루미늄 호일 전극으로 구성됩니다. 가변 커패시터에는 고정 알루미늄 플레이트 세트와 공기 절연체가 있는 회전 알루미늄 플레이트 세트가 있습니다.

코일과 변압기는 유사한 기능을 수행합니다. 그들의 목적은 한 회로에서 다른 회로로 에너지를 전달하면서 회로를 절연하는 것입니다. 그들은 절연체에 감겨 있거나 절연체로 공기를 사용하여 나란히 장착된 두 개 이상의 구리 와이어 코일 세트로 구성됩니다.

트랜지스터는 구리 와이어 리드가 있는 금속 하우징에 들어 있는 게르마늄 또는 실리콘으로 구성됩니다. 트랜지스터는 회로에서 전기의 흐름을 제어합니다. 트랜지스터는 이전 라디오에 사용된 진공관을 대체했습니다.

집적 회로는 칩이라고 하는 작고 컴팩트한 패키지에 수천 개의 저항, 커패시터 및 트랜지스터를 포함합니다. 이 칩은 새끼손가락에 있는 손톱만한 크기입니다. 칩은 인쇄 회로 기판에 장착할 수 있는 알루미늄 탭이 있는 플라스틱 케이스에 장착됩니다.

디자인

라디오는 라디오 주파수 증폭기, 믹서, 가변 주파수 발진기, 중간 주파수 증폭기, 감지기 및 오디오 증폭기와 같은 특정 작업을 수행하도록 설계된 많은 특수 전자 회로로 구성됩니다.

무선 주파수 증폭기는 무선 방송 송신기의 신호를 증폭하도록 설계되었습니다. 믹서는 무선 신호를 가져와 무선의 가변 주파수 발진기에 의해 생성된 다른 신호와 결합하여 중간 주파수를 생성합니다. 가변 주파수 발진기는 라디오의 튜닝 노브입니다. 생성된 중간 주파수는 중간 주파수 증폭기에 의해 증폭됩니다. 이 중간 신호는 무선 신호를 오디오 신호로 변환하는 감지기로 보내집니다. 오디오 증폭기는 오디오 신호를 증폭하여 스피커나 이어폰으로 보냅니다.

가장 단순한 AM/FM 라디오는 이러한 모든 회로를 단일 회로 기판에 장착합니다. 이러한 회로의 대부분은 단일 집적 회로에 포함될 수 있습니다. 볼륨 컨트롤(가변 저항기), 튜닝 노브(가변 커패시터), 스피커, 안테나 및 배터리는 인쇄 회로 기판 또는 라디오 케이스에 장착할 수 있습니다.

제조
프로세스

라디오를 제조하는 단일 프로세스는 없습니다. 제조 공정은 무전기의 설계와 복잡성에 따라 다릅니다. 표준 AM/FM 라디오의 예. 가장 단순한 라디오에는 플라스틱 케이스에 들어 있는 단일 회로 기판이 있습니다. 가장 복잡한 라디오에는 알루미늄 케이스에 들어 있는 많은 회로 기판이나 모듈이 있습니다.

제조업체는 공급업체 및 공급업체로부터 저항, 커패시터, 트랜지스터, 집적 회로 등과 같은 기본 구성요소를 구매합니다. 일반적으로 독점적인 인쇄 회로 기판은 사내에서 제조할 수 있습니다. 많은 경우 제조업체는 공급업체로부터 완전한 무선 모듈을 구매합니다. 대부분의 제조 작업은 로봇이 수행합니다. 여기에는 인쇄 회로 기판과 인쇄 회로 기판에 부품을 장착하는 작업이 포함됩니다. 인쇄 회로 기판과 컨트롤을 케이스에 장착하고 일부 납땜 작업은 일반적으로 손으로 수행됩니다.

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블랭크 인쇄 회로 기판은 유리 에폭시 수지와 얇은 구리 필름이 한 면 또는 양면에 접합되어 있습니다. 감광성 포토레지스트 필름이 구리 필름 위에 놓입니다. 전기 회로를 포함하는 마스크가 포토레지스트 필름 위에 놓입니다. 포토레지스트 필름은 자외선에 노출됩니다. 포토레지스트 이미지가 현상되어 이미지가 구리 필름에 전사됩니다. 노출되지 않은 영역은 에칭 중에 용해되어 기판에 인쇄 회로를 생성합니다.

구성 요소를 수용하기 위해 인쇄 회로 기판의 지정된 위치에 구멍을 뚫습니다. 그런 다음 기판을 뜨거운 땜납 욕조에 담가 사전 납땜합니다.

저항기, 커패시터, 트랜지스터, 집적회로, 코일과 같은 소형 전자부품은 인쇄회로기판의 지정된 구멍에 설치되고 기판에 납땜됩니다. 이러한 작업은 손이나 로봇으로 수행할 수 있습니다.

전원 변압기, 스피커 및 안테나와 같은 더 큰 구성 요소는 나사 또는 금속 스프링 탭을 사용하여 PCB 또는 캐비닛에 장착됩니다.

라디오를 수납하는 케이스는 플라스틱이나 알루미늄으로 만들 수 있습니다. 플라스틱 케이스는 펠릿을 녹여서 금형에 주입하여 만듭니다. 알루미늄 케이스는 금속 프레스로 판금 알루미늄에서 모양을 만듭니다.

인쇄 회로 기판에 장착되지 않은 외부 구성 요소는 안테나, 스피커, 전원 변압기, 볼륨 및 주파수 컨트롤이 될 수 있으며 케이스에 나사, 리벳 또는 플라스틱 스냅이 장착됩니다. 그런 다음 인쇄 회로 기판은 나사 또는 스냅으로 케이스에 장착됩니다. 외부 구성 요소는 구리 및 플라스틱 절연체로 만들어진 절연 전선으로 인쇄 회로 기판에 연결되고 납땜됩니다.

품질 관리

대부분의 구성 요소 또는 라디오는 전문 공급업체에서 제조하므로 라디오 제조업체는 고품질 부품을 생산하기 위해 해당 공급업체에 의존해야 합니다. 그러나 무선 제조업체는 수신된 각 구성 요소의 무작위 샘플을 채취하여 필수 사양을 충족하는지 확인하기 위해 검사/테스트합니다.

최종 라디오 어셈블리의 무작위 샘플도 품질을 보장하기 위해 검사됩니다. 전체 장치에 물리적 및 전기적 결함이 있는지 검사합니다. 라디오는 수신하도록 설계된 라디오 주파수를 선택할 수 있고 오디오 출력이 사양 내에 있는지 확인하기 위해 재생됩니다.

부산물/폐기물

오늘날의 환경 인식은 모든 폐기물을 적절하게 처리하도록 규정하고 있습니다. 라디오 건설에서 발생하는 대부분의 부산물은 회수할 수 있습니다. 인쇄 회로 기판 제조에 사용된 에칭 용액은 화학 물질 재생 센터로 보내집니다. 전자 부품 리드의 스크랩은 금속 폐기물 회수 센터로 보내져 용융되어 새로운 제품을 만듭니다.

미래

라디오는 컴퓨터와 결합되어 위성을 통해 컴퓨터를 인터넷에 연결합니다. 결국 라디오는 아날로그에서 디지털 방송으로 전환될 것입니다. 아날로그 신호는 페이드 및 간섭의 영향을 받지만 디지털 신호는 그렇지 않습니다. CD에서 볼 수 있는 것과 같은 고품질 사운드를 생성할 수 있습니다.

디지털 라디오는 특정 방송국, 음악 유형, 뉴스 등에 맞게 프로그래밍할 수 있습니다. 결국 라디오에는 아날로그 파형이 아닌 숫자 패턴 "숫자"로 소리를 처리하기 위해 미니 컴퓨터가 내장되어 있습니다. 이를 통해 청취자는 좋아하는 라디오 방송국, 음악 유형, 주식 시세, 교통 정보 등에 대해 라디오를 프로그래밍할 수 있습니다.

자세히 알아보기

책

Carter, Alden R. Marconi에서 우주 시대까지의 라디오. 뉴욕:Franklin Watts, 1987.

Floyd, Thomas L. 전기 회로 기초. 콜럼버스:메릴 출판사, 1987.

미국 라디오 릴레이 리그. 아마추어 라디오를 위한 ARRL 핸드북. 뉴잉턴, 코네티컷:ARRL, 1996.

기타

캐나다 방송 회사 웹 페이지. "디지털 라디오의 미래.:2001년 12월. .

UC 버클리 웹 페이지. 2001년 12월. .

에른스트 에스 시버슨