Аматьорска радиоантена приема стотици и хиляди радиосигнали едновременно. Техните честоти могат да варират в зависимост от предаването на дълги, средни, къси, ултракъси вълни и телевизионни ленти. Между тях работят любителски, държавни, търговски, морски и други станции. Амплитудите на сигналите, приложени към входовете на антената на приемника, варират от по-малко от 1 μV до много миливолта. Радиолюбителските контакти възникват на нива от порядъка на няколко микроволта. Целта на любителския приемник е двойна: да избира, усилва и демодулира желания радиосигнал и да филтрира всички останали. Приемниците за радиолюбители се предлагат както отделно, така и като част от трансивъра.
Основни компоненти на приемника
Хам радиоприемниците трябва да могат да улавят изключително слаби сигнали, отделяйки ги от шума и мощните станции, които винаги са в ефир. В същото време е необходима достатъчна стабилност за тяхното задържане и демодулация. Като цяло, производителността (и цената) на радиоприемника зависи от неговата чувствителност, селективност и стабилност. Има и други фактори, свързани с оперативнитехарактеристики на устройството. Те включват честотно покритие и режими на четене, демодулация или откриване за LW, MW, HF, VHF радиостанции, изисквания за мощност. Въпреки че приемниците се различават по сложност и производителност, всички те поддържат 4 основни функции: приемане, селективност, демодулация и възпроизвеждане. Някои включват и усилватели за повишаване на сигнала до приемливи нива.
Рецепция
Това е способността на приемника да се справя със слабите сигнали, прихванати от антената. За радиоприемник тази функционалност е свързана преди всичко с чувствителността. Повечето модели имат няколко етапа на усилване, необходими за увеличаване на мощността на сигнала от микроволта до волта. По този начин общата печалба на приемника може да бъде от порядъка на милион към едно.
Полезно е за начинаещите радиолюбители да знаят, че чувствителността на приемника се влияе от електрически шум, генериран в антенните вериги и самото устройство, особено във входните и RF модулите. Те възникват от термично възбуждане на молекули на проводника и в компоненти на усилвателя като транзистори и тръби. По принцип електрическият шум е независим от честотата и се увеличава с температурата и честотната лента.
Всички смущения, присъстващи в терминалите на антената на приемника, се усилват заедно с получения сигнал. По този начин има ограничение на чувствителността на приемника. Повечето съвременни модели ви позволяват да вземете 1 микроволт или по-малко. Много спецификации определят тази характеристика вмикроволта за 10 dB. Например, чувствителност от 0,5 µV за 10 dB означава, че амплитудата на шума, генериран в приемника, е с около 10 dB по-ниска от сигнала от 0,5 µV. С други думи, нивото на шума на приемника е около 0,16 μV. Всеки сигнал под тази стойност ще бъде покрит от тях и няма да бъде чут в високоговорителя.
При честоти до 20-30 MHz външният шум (атмосферен и антропогенен) обикновено е много по-висок от вътрешния шум. Повечето приемници са достатъчно чувствителни, за да обработват сигнали в този честотен диапазон.
Селективност
Това е способността на приемника да се настройва на желания сигнал и да отхвърля нежеланите. Приемниците използват висококачествени LC филтри, за да пропускат само тесен диапазон от честоти. По този начин честотната лента на приемника е от съществено значение за премахване на нежелани сигнали. Селективността на много DV приемници е от порядъка на няколкостотин херца. Това е достатъчно за филтриране на повечето сигнали, близки до работната честота. Всички HF и MW радиолюбителски радиоприемници трябва да имат селективност от около 2500 Hz за любителско гласово приемане. Много LW/HF приемници и трансивъри използват превключващи се филтри, за да осигурят оптимално приемане на всякакъв тип сигнал.
Демодулация или откриване
Това е процесът на отделяне на нискочестотния компонент (звук) от входящия модулиран носещ сигнал. Веригите за демодулация използват транзистори или тръби. Двата най-често срещани типа детектори, използвани в RFприемници, е диод за LW и MW и идеален смесител за LW или HF.
Възпроизвеждане
Последният процес на получаване е преобразуването на засечения сигнал в звук, който да се подава към високоговорителя или слушалките. Обикновено се използва етап с високо усилване за усилване на слабия изход на детектора. Изходът на аудио усилвателя след това се подава към високоговорител или слушалки за възпроизвеждане.
Повечето радиолюбители имат вътрешен високоговорител и изходен жак за слушалки. Прост едностепенен аудио усилвател, подходящ за работа със слушалки. Високоговорителят обикновено изисква 2- или 3-степенен аудио усилвател.
Прости приемници
Първите приемници за радиолюбители са най-простите устройства, които се състоят от осцилаторна верига, кристален детектор и слушалки. Те можеха да приемат само местни радиостанции. Въпреки това, кристалният детектор не е в състояние правилно да демодулира LW или SW сигнали. Освен това чувствителността и селективността на такава схема са недостатъчни за радиолюбителска работа. Можете да ги увеличите, като добавите аудио усилвател към изхода на детектора.
Радио с директно усилване
Чувствителността и селективността могат да бъдат подобрени чрез добавяне на един или повече етапи. Този тип устройство се нарича приемник с директно усилване. Много търговски CB приемници от 20-те и 30-те години използва тази схема. Някои от тях имаха 2-4 етапа на усилване, за да получатнеобходимата чувствителност и селективност.
Приемник за директна конвертация
Това е прост и популярен подход за приемане на LW и HF. Входният сигнал се подава към детектора заедно с RF от генератора. Честотата на последното е малко по-висока (или по-ниска) от първата, така че може да се получи ритъм. Например, ако входът е 7155,0 kHz и RF осцилаторът е настроен на 7155,4 kHz, тогава смесването в детектора произвежда 400 Hz аудио сигнал. Последният влиза в усилвателя на високо ниво през много тесен звуков филтър. Селективността в този тип приемник се постига с помощта на осцилаторни LC вериги пред детектора и аудио филтър между детектора и аудио усилвателя.
Суперхетеродин
Проектиран в началото на 30-те години на миналия век, за да елиминира повечето от проблемите, пред които са изправени ранните типове любителски радиоприемници. Днес суперхетеродинният приемник се използва в почти всички видове радиоуслуги, включително любителско радио, реклама, AM, FM и телевизия. Основната разлика от приемниците с директно усилване е преобразуването на входящия RF сигнал в междинен сигнал (IF).
HF усилвател
Съдържа LC вериги, които осигуряват известна селективност и ограничено усилване при желаната честота. RF усилвателят също така осигурява две допълнителни предимства в суперхетеродинов приемник. Първо, той изолира стъпалата на смесителя и локалния осцилатор от контура на антената. За радиоприемник предимството е, че е отслабеннежелани сигнали два пъти по-висока от желаната честота.
Генератор
Необходим за производство на синусоида с постоянна амплитуда, чиято честота се различава от входящата носеща с количество, равно на IF. Генераторът създава трептения, чиято честота може да бъде по-висока или по-ниска от носителя. Този избор се определя от изискванията за честотна лента и RF настройка. Повечето от тези възли в MW приемници и нискочестотни любителски VHF приемници генерират честота над входния носител.
Миксер
Целта на този блок е да преобразува честотата на входящия носещ сигнал в честотата на IF усилвателя. Миксерът извежда 4 основни изхода от 2 входа: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. В суперхетеродинов приемник се използва само тяхната сума или разлика. Други могат да причинят смущения, ако не се вземат подходящи мерки.
IF усилвател
Ефективността на IF усилвател в суперхетеродинен приемник се описва най-добре от гледна точка на усилване (GA) и селективност. Най-общо казано, тези параметри се определят от IF усилвателя. Селективността на IF усилвателя трябва да бъде равна на честотната лента на входящия модулиран RF сигнал. Ако е по-голям, тогава всяка съседна честота се пропуска и причинява смущения. От друга страна, ако селективността е твърде тясна, някои странични ленти ще бъдат отрязани. Това води до загуба на яснота при възпроизвеждане на звук през високоговорителя или слушалките.
Оптималната честотна лента за късовълнов приемник е 2300–2500 Hz. Въпреки че някои от по-високите странични ленти, свързани с говора, се простират над 2500 Hz, тяхната загуба не влияе значително на звука или информацията, предавана от оператора. Селективността от 400–500 Hz е достатъчна за работата на DW. Тази тясна честотна лента помага да се отхвърли всеки съседен честотен сигнал, който може да попречи на приемането. Аматьорските радиостанции с по-високи цени използват 2 или повече IF усилвания, предшествани от силно селективен кристален или механичен филтър. Това оформление използва LC вериги и IF преобразуватели между блоковете.
Изборът на междинна честота се определя от няколко фактора, които включват: усилване, селективност и потискане на сигнала. За нискочестотните ленти (80 и 40 m), IF, използван в много съвременни радиолюбителски приемници, е 455 kHz. IF усилвателите могат да осигурят отлично усилване и селективност от 400-2500 Hz.
Детектори и генератори на удари
Откриването или демодулацията се дефинира като процес на отделяне на аудиочестотните компоненти от модулиран носещ сигнал. Детекторите в суперхетеродинните приемници се наричат още вторични, а първичният е миксера.
Автоматичен контрол на усилването
Целта на AGC възела е да поддържа постоянно ниво на изхода въпреки промените във входа. Радиовълни, разпространяващи се през йоносфератаотслабват, след което се усилват поради явление, известно като избледняване. Това води до промяна в нивото на приемане на входовете на антената в широк диапазон от стойности. Тъй като напрежението на ректифицирания сигнал в детектора е пропорционално на амплитудата на приемания, част от него може да се използва за управление на усилването. За приемници, използващи тръбни или NPN транзистори във възлите, предхождащи детектора, се прилага отрицателно напрежение за намаляване на усилването. Усилватели и миксери, използващи PNP транзистори, изискват положително напрежение.
Някои радиолюбители, особено по-добре транзисторизираните, имат AGC усилвател за повече контрол върху работата на устройството. Автоматичната настройка може да има различни времеви константи за различните типове сигнали. Времевата константа определя продължителността на контрола след прекратяване на излъчването. Например, по време на интервалите между фразите, ВЧ приемникът незабавно ще възобнови пълното усилване, което ще предизвика досаден изблик на шум.
Измерване на силата на сигнала
Някои приемници и трансивъри имат индикатор, който показва относителната сила на излъчването. Обикновено част от ректифицирания IF сигнал от детектора се прилага към микро- или милиамперметър. Ако приемникът има AGC усилвател, тогава този възел може да се използва и за управление на индикатора. Повечето измервателни уреди са калибрирани в S-единици (1 до 9), които представляват приблизително 6 dB промяна в силата на приемания сигнал. Средното отчитане или S-9 се използва за показване на нивото от 50 µV. Горна половина скалаS-метърът е калибриран в децибели над S-9, обикновено до 60 dB. Това означава, че силата на получения сигнал е с 60 dB по-висока от 50 µV и е равна на 50 mV.
Индикаторът рядко е точен, тъй като много фактори влияят на неговото представяне. Въпреки това, той е много полезен при определяне на относителния интензитет на входящите сигнали и при проверка или настройка на приемника. В много трансивъри светодиодът се използва за показване на състоянието на функциите на устройството, като изходен ток на RF усилвател и изходна RF мощност.
Интерференция и ограничения
Добре е за начинаещите да знаят, че всеки приемник може да изпита трудности при приемане поради три фактора: външен и вътрешен шум и смущаващи сигнали. Външните радиочестотни смущения, особено под 20 MHz, са много по-високи от вътрешните смущения. Само при по-високи честоти приемните възли представляват заплаха за изключително слаби сигнали. По-голямата част от шума се генерира в първия блок, както в RF усилвателя, така и в стъпалото на смесителя. Положени са много усилия за намаляване на вътрешните смущения на приемника до минимално ниво. Резултатът е вериги и компоненти с нисък шум.
Външните смущения могат да причинят проблеми при получаване на слаби сигнали по две причини. Първо, смущенията, уловени от антената, могат да маскират излъчването. Ако последното е близо или под нивото на входящия шум, приемането е почти невъзможно. Някои опитни оператори могат да приемат излъчвания на LW дори при силни смущения, но гласът и другите любителски сигнали са неразбираеми при тези условия.
