無線
背景
ラジオは、無線送信機によって送信された空気からの電磁波を受信します。電磁波は、重なり合う電界と磁界の組み合わせです。ラジオは、信号と呼ばれるこれらの電磁波を人間が聞くことができる音に変換します。
ラジオは日常生活の一部です。それらは、音楽を再生したり、朝のアラームとして使用されるだけでなく、コードレス電話、携帯電話、ベビーモニター、ガレージドア開閉装置、おもちゃ、衛星、レーダーにも使用されます。ラジオは、警察、消防、産業、軍隊の通信においても重要な役割を果たします。ラジオには、時計、車、アマチュア無線、ステレオなど多くの種類がありますが、すべて同じ基本コンポーネントが含まれています。
ラジオは、小さなAM / FM「ウォークマン」から、送信機と受信機の両方が1つのユニットに統合された高度なマルチモードトランシーバーまで、あらゆる形状とサイズで提供されます。放送ラジオの最も一般的なモードは、AM（振幅変調）とFM（周波数変調）です。アマチュア無線家、産業、および軍隊が使用する他のモードは、CW（モールス信号を使用する連続波）、SSB（単側波帯）、テレメトリー、無線テレタイプ、PSK（位相偏移変調）などのデジタルモードです。
歴史
グリエルモマルコーニは、1901年12月にイギリスからニューファンドランドに大西洋を越えて最初の無線メッセージを送信することに成功しました。マルコーニのラジオは音声も音楽も受信しませんでした。むしろ、モールス信号を使用して信号を送信する火花ギャップ送信機によって生成されたブーンという音を受信しました。
ラジオは1906年のクリスマスイブにその声を聞きました。何十人もの船とアマチュア無線のオペレーターが夜の交通メッセージを聞いていたとき、彼らは「CQ、CQ」（つまり、すべてのステーションに電話をかけることを意味します、私はメッセージを持っています）を呼び出す男の声を聞いて驚いていましたモールス信号の通常のディットとダーの代わりに。このメッセージは、マサチューセッツ州ブラントロックの小さなラジオ局からレジナルドオーブリーフェッセンデン教授によって送信されました。
1904年から1914年にかけて、ラジオはダイオードと三極真空管の発明によって多くの改良を経てきました。これらのデバイスは、音声と音楽のより良い送受信を可能にしました。また、この時期、海を渡る船には無線機が標準装備されました。
ラジオは第一次世界大戦中に成熟しました。軍の指導者たちは、海上で歩兵や船と通信することの価値を認識していました。第一次世界大戦中、ラジオはより強力でコンパクトになるように多くの進歩がありました。 1923年、エドウィンアームストロングは、スーパーヘテロダインラジオを発明しました。これは、ラジオの仕組みにおける大きな進歩でした。スーパーヘテロダインラジオで使用されている基本原理は、今日でも使用されています。
1920年11月2日、ペンシルベニア州ピッツバーグで最初の民間ラジオ局が放送されました。それは瞬く間に成功し、「ラジオの黄金時代」と呼ばれるラジオ革命を開始しました。ラジオの黄金時代は、テレビがまったく新しい時代をもたらした1920年代初頭から1940年代後半まで続きました。この黄金時代の間に、ラジオはかさばる箱の中の単純な装置から、美しい木製のキャビネットに収納された複雑な装置へと進化しました。人々はラジオの周りに集まり、最新のニュースやラジオドラマを聴きました。ラジオは今日のテレビと同じような位置を占めていました。
1948年6月30日、トランジスタはベル研究所で成功裏に実証されました。トランジスタはラジオをコンパクトにすることを可能にし、最小のものはシャツのポケットに収まることができました。 1959年、ジャックキルビーとロバートノイスは集積回路の最初の特許を取得しました。 1960年代の宇宙計画は、集積回路にさらなる進歩をもたらすでしょう。今では、ラジオは眼鏡のフレームや小さなステレオイヤホンのペアの中に収まる可能性があります。現在、キャビネットに印刷されている周波数ダイヤルは、発光ダイオードまたは液晶ディスプレイに置き換えられています。
原材料
今日のラジオは、アンテナ、プリント回路基板、抵抗器、コンデンサー、コイルと変圧器、トランジスター、集積回路、そしてスピーカーで構成されています。これらの部品はすべてプラスチックケースに収納されています。
内部アンテナは、フェライトコアに巻かれた小径の絶縁銅線で構成されています。外部アンテナは、互いにスライドする複数のアルミニウム管で構成されています。
プリント回路基板は、フェノール基板に接合された銅被覆パターンで構成されています。銅パターンは、コンポーネントからコンポーネントへの配線です。これは、以前のラジオで使用されていた配線のほとんどを置き換えます。
抵抗器は電気の流れを制限します。それらは、プラスチック（アルキドポリエステル）ハウジングに入れられた円筒形の基板上に堆積された炭素膜と、銅製のリード線で構成されています。
コンデンサは電荷を蓄え、交流が電気回路を流れることを可能にしますが、直流が同じ回路を流れるのを防ぎます。固定コンデンサは、ポリプロピレンフィルムで絶縁された2つの拡張アルミホイル電極で構成され、銅線のリード線が付いたプラスチックまたはセラミックのハウジングに収納されています。可変コンデンサには、固定アルミニウム板のセットと、空気絶縁体を備えた回転アルミニウム板のセットがあります。
コイルとトランスは同様の機能を実行します。それらの目的は、ある回路から別の回路にエネルギーを転送しながら回路を絶縁することです。それらは、絶縁体に巻かれた、または絶縁体として空気と並べて取り付けられた2組以上の銅線コイルで構成されています。
トランジスタは、銅線のリード線を備えた金属ハウジングに入れられたゲルマニウムまたはシリコンで構成されています。トランジスタは回路内の電気の流れを制御します。トランジスタは、以前のラジオで使用されていた真空管に取って代わりました。
集積回路は、チップと呼ばれる小さくてコンパクトなパッケージに何千もの抵抗器、コンデンサー、およびトランジスターを収容します。このチップは、小指の爪と同じくらいの大きさです。チップは、プリント回路基板に取り付けることができるアルミニウムタブ付きのプラスチックケースに取り付けられています。
デザイン
ラジオは、特定のタスクを実行するように設計された多くの特殊な電子回路で構成されています—無線周波数増幅器、ミキサー、可変周波数発振器、中間周波数増幅器、検出器、およびオーディオ増幅器。
無線周波数増幅器は、ラジオ放送送信機からの信号を増幅するように設計されています。ミキサーは無線信号を受け取り、それを無線の可変周波数発振器によって生成された別の信号と組み合わせて、中間周波数を生成します。可変周波数発振器は、ラジオのチューニングノブです。生成された中間周波数は、中間周波数増幅器によって増幅されます。この中間信号は、無線信号を音声信号に変換する検出器に送信されます。オーディオアンプはオーディオ信号を増幅し、スピーカーまたはイヤホンに送信します。
最も単純なAM / FMラジオでは、これらすべての回路が1つの回路基板に取り付けられます。これらの回路のほとんどは、単一の集積回路に含めることができます。ボリュームコントロール（可変抵抗器）、チューニングノブ（可変コンデンサー）、スピーカー、アンテナ、およびバッテリーは、プリント回路基板またはラジオのケースのいずれかに取り付けることができます。
製造
プロセス
ラジオを製造するための単一のプロセスはありません。製造プロセスは、無線機の設計と複雑さに依存します。 
標準のAM / FMラジオの例。最も単純なラジオは、プラスチックケースに収納された単一の回路基板を持っています。最も複雑なラジオには、多くの回路基板またはモジュールがアルミニウムケースに収納されています。
メーカーは、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、集積回路などの基本的なコンポーネントをベンダーやサプライヤから購入します。通常は独自仕様のプリント回路基板は、自社で製造することができます。多くの場合、メーカーはベンダーから完全な無線モジュールを購入します。製造作業のほとんどはロボットによって実行されます。これらには、プリント回路基板およびプリント回路基板へのコンポーネントの取り付けが含まれます。プリント回路基板とコントロールのケースへの取り付けと一部のはんだ付け作業は、通常、手作業で行われます。
- ブランクのプリント回路基板は、片面または両面に薄い銅フィルムが接着されたガラスエポキシ樹脂で構成されています。感光性フォトレジストフィルムが銅フィルムの上に配置されます。電気回路を含むマスクがフォトレジストフィルムの上に配置されます。フォトレジストフィルムは紫外線にさらされます。フォトレジスト画像が現像され、画像が銅フィルムに転写されます。未露光領域はエッチング中に溶解し、ボード上にプリント回路を生成します。
- 部品を受け入れるために、プリント回路基板の指定された場所に穴が開けられます。次に、ボードを熱はんだ浴に浸して事前にはんだ付けします。
- 抵抗、コンデンサ、トランジスタ、集積回路、コイルなどの小さな電子部品は、プリント回路基板の指定された穴に取り付けられ、基板にはんだ付けされます。これらの操作は、手動またはロボットで実行できます。
- 電源トランス、スピーカー、アンテナなどの大型コンポーネントは、ネジまたは金属製のスプリングタブを使用してPCBまたはキャビネットに取り付けられます。
- ラジオを収納するケースは、プラスチック製またはアルミニウム製のどちらでもかまいません。プラスチックケースは、ペレットを溶かして型に注入することで作られます。アルミケースは、金属プレスでシートアルミから型押しされています。
- プリント回路基板に取り付けられていない外付け部品は、アンテナ、スピーカー、電源トランス、音量、周波数制御などです。ケースには、ネジ、リベット、またはプラスチックスナップのいずれかで取り付けられています。次に、プリント回路基板をネジまたはスナップでケースに取り付けます。外付け部品は、銅とプラスチックの絶縁体で作られた絶縁ワイヤでプリント回路基板に接続され、はんだ付けされます。
品質管理
ほとんどのコンポーネントまたはラジオは専門のベンダーによって製造されているため、ラジオメーカーは、高品質の部品を製造するためにそれらのベンダーに依存する必要があります。ただし、ラジオメーカーは、受け取った各コンポーネントのランダムなサンプルを取得し、それらが必要な仕様を満たしていることを確認するためにそれらを検査/テストします。
最終的な無線アセンブリのランダムサンプルも検査され、品質が保証されます。ユニット全体に、物理的および電気的な欠陥がないか検査されます。ラジオは、受信するように設計されたラジオ周波数を選択できること、およびオーディオ出力が仕様の範囲内であることを確認するために再生されます。
副産物/廃棄物
今日の環境意識は、すべての廃棄物を適切に処分することを求めています。ラジオの建設からのほとんどの副産物は再生利用することができます。プリント回路基板の製造に使用されるエッチング液は、化学再生センターに送られます。電子部品のリードからのスクラップは金属廃棄物回収センターに送られ、そこで溶かされて新製品が作られます。
未来
ラジオはコンピューターと組み合わされて、コンピューターを衛星経由でインターネットに接続しています。最終的に、ラジオはアナログ放送からデジタル放送に変換されます。アナログ信号はフェードや干渉を受けやすく、デジタル信号は影響を受けません。 CDにあるような高品質のサウンドを生成できます。
デジタルラジオは、特定の放送局、音楽の種類、ニュースなどに合わせてプログラムできます。最終的に、ラジオには、アナログ波形ではなく数値パターン「桁」の音を処理するミニコンピューターが組み込まれる予定です。これにより、リスナーはお気に入りのラジオステーション、音楽の種類、株価、交通情報などのラジオをプログラムできます。
詳細情報
本
カーター、オールデンR. マルコーニから宇宙時代へのラジオ。 ニューヨーク：フランクリンワッツ、1987年。
フロイド、トーマスL. 電気回路の基礎。 コロンバス：Merrill Publishing Company、1987年。
アメリカ無線中継連盟。 アマチュア無線家のためのARRLハンドブック。 コネチカット州ニューイントン：ARRL、1996年。
その他
カナダ放送協会のWebページ。 「デジタルラジオの未来。：2001年12月。
UCバークレー校のWebページ。 2001年12月。
エルンスト S. シバーソン
製造プロセス