Антена аматорського радіоприймача приймає сотні і тисячі радіосигналів одночасно. Їх частоти можуть варіюватися в залежності від передачі на довгих, середніх, коротких, ультракоротких хвилях і телевізійних діапазонах. У проміжках між ними працюють аматорські, урядові, комерційні, морські та інші станції. Амплітуди сигналів, що подаються на антенні входи приймача, варіюються від менш 1 мкВ до багатьох мілівольт. Радіоаматорські контакти відбуваються на рівні близько декількох мікровольт. Призначення аматорського ресивера двояке: вибір, посилення і демодуляція потрібного радіосигналу, і відсіювання всіх інших. Приймачі для радіоаматорів доступні як окремо, так і у вигляді складової частини трансивера.
Основні вузли ресивера
Радіоаматорські приймачі повинні мати можливість приймати вкрай слабкі сигнали, відокремлювати їх від шуму і потужних станцій, завжди присутніх в ефірі. При цьому для їх утримання і демодуляції необхідна достатня стабільність. В цілому продуктивність (і ціна) радіоприймача залежить від його чутливості, вибірковості та стабільності. Є й інші чинники, пов'язані з експлуатаційними характеристиками пристрою. До них відносяться охоплення і зчитування частоти, режими демодуляції або детектування ДХ, СХ, КВ, УКВ-радіоприймачів, вимоги до потужності. Хоча ресивери розрізняються по складності і продуктивності, всі вони підтримують 4 основні функції: прийом, селективність, демодуляцію і відтворення. Деякі також включають підсилювачі для підвищення рівня сигналу до прийнятних значень.
Це здатність ресивера обробляти слабкі сигнали, що збираються антеною. Для радіоприймача дана функціональна можливість перш за все пов'язана з чутливістю. Більшість моделей має кілька каскадів посилення, необхідного для підвищення потужності сигналів від мікровольт до вольт. Таким чином, загальний коефіцієнт посилення приймача може досягати близько мільйона до одного.
Початківцям радіоаматорам корисно знати, що на чутливість ресивера впливають електричні шуми, що генеруються в антенних контурах і самому пристрої, особливо у вхідних і радіочастотних модулях. Вони виникають при термічному збудженні молекул провідника і в компонентах підсилювача, таких як транзистори і трубки. В цілому електричний шум від частоти не залежить і збільшується з температурою і шириною смуги.
Будь-які перешкоди, присутні в антенних терміналах приймача, посилюються разом з отриманого сигналу. Таким чином, існує межа чутливості приймача. Більшість сучасних моделей дозволяє приймати 1 мкВ або менше. Багато специфікації визначають цю характеристику в мікровольтах для 10 дБ. Наприклад, чутливість 0,5 мкВ для 10 дБ означає, що амплітуда шуму, що генерується в приймачі, приблизно на 10 дБ нижче сигналу в 0,5 мкВ. Інакше кажучи, рівень перешкод приймача становить близько 0,16 мкв. Будь-який сигнал нижче за це значення буде перекриватися ними і не буде чути в динаміці.
На частотах до 20-30 МГц зовнішній шум (атмосферне і антропогенний) зазвичай значно вищі за внутрішні перешкод. Більшість приймачів мають достатню чутливість для обробки сигналів в цьому частотному діапазоні.
селективність
Це здатність приймача налаштовуватися на необхідний сигнал і відхиляти небажані. У ресіверах використовуються високодобротні LC-фільтри для пропускання тільки вузької смуги частот. Таким чином, смуга пропускання приймача має важливе значення для усунення небажаних сигналів. Селективність багатьох ДВ-ресиверів складає близько декількох сотень герц. Цього достатньо для відсіювання більшості сигналів, близьких до робочої частоті. Все радіолюбительські приймачі КВ і СВ-діапазонів повинні мати вибірковість близько 2500 Гц для аматорського голосового прийому. Багато ресивери та трансивери ДВ / КВ використовують перемикаються фільтри для забезпечення оптимального прийому сигналу будь-якого типу.
Демодуляція, або детекция
Це процес поділу НЧ-складової (звуку) з вхідного модульованого сигналу несучої. У контурах демодуляції використовуються транзистори або лампи. Два найбільш поширених типу детекторів, застосовуваних у ВЧ-приймачах, - це діодний для ДВ і СВ і ідеальний змішувач для ДВ або КВ.
відтворення
Фінальним процесом прийому є перетворення виявленого сигналу в звуковий для подачі на динамік або навушники. Зазвичай для посилення слабкого виходу з детектора використовується каскад з високим коефіцієнтом. Вихід аудіо підсилювача потім подається на динамік або навушники для відтворення.
Більшість електронних приймачів мають внутрішній динамік і вихідне гніздо для навушників. Простий одноступінчатий аудіокоректор підходить для роботи з навушниками. Для динаміка зазвичай потрібно 2-х або 3-ступінчастий аудіокоректор.
прості ресивери
Перші приймачі для радіоаматорів представляли собою найпростіші пристрої, які складалися з коливального контуру, крісталлодетектора і навушників. Вони могли приймати лише місцеві радіостанції. Однак кристалічний детектор не здатний правильно демодулировать сигнали ДВ або КВ. Крім того, чутливість і селективність такої схеми є недостатніми для радіоаматорського роботи. Збільшити їх можна шляхом додавання аудіо підсилювача до виходу детектора.
Радіоприймач прямого посилення
Чутливість і вибірковість можуть бути поліпшені шляхом додавання одного або декількох каскадів. Цей тип пристроїв називається приймачем прямого підсилення. Багато комерційних СВ-ресивери 20-х і 30-х рр. використовували таку схему. Деякі з них мали 2-4 ступені посилення для отримання необхідної чутливості і селективності.
Приймач прямого перетворення
Це простий і популярний підхід для прийому ДВ і КВ. Вхідний сигнал подається на детектор разом з РЧ від генератора. Частота останнього трохи вище (або нижче) першого, щоб можна було отримати биття. Наприклад, якщо на вході 7155,0 кГц, а ВЧ-генератор налаштований на 7155,4 кГц, то змішуванням в детекторі створюється звуковий сигнал 400 Гц. Останній надходить в високорівнева підсилювач через дуже вузький звуковий фільтр. Селективність в цьому типі ресивера досягається за допомогою коливальних LC-контурів перед детектором і звуковим фільтром між детектором та аудіо підсилювача.
супергетеродин
Розроблено на початку 1930-х років з метою усунення більшості проблем, з якими стикалися ранні типи електронних приймачів. Сьогодні супергетеродинний ресивер використовується практично у всіх типах послуг радіозв'язку, включаючи радіолюбительські, комерційні, а також для амплітудної і частотної модуляції і телебачення. Основна відмінність від приймачів прямого посилення полягає в перетворенні вхідного РЧ-сигналу в проміжний (ПЧ).
ВЧ-підсилювач
Містять LC-контури, які забезпечують деяку селективність і обмежене посилення на необхідній частоті. РЧ-підсилювач також забезпечує два додаткових переваги в супергетеродинному приймачі. По-перше, він ізолює каскади змішувача і локального генератора від контуру антени. Для радіоприймача перевага полягає в тому, що послаблюються небажані сигнали, частота яких вдвічі вище необхідної.
Необхідний для створення синусоїдального сигналу з постійною амплітудою, частота якої відрізняється від вхідної несучої на величину, рівну ПЧ. Генератор створює коливання, частота яких може бути або вище, або нижче несучої. Цей вибір визначається пропускною здатністю і вимогами до налаштування РЧ. Більшість таких вузлів в СВ-приймачах і нижньому діапазоні аматорських УКХ-ресиверів генерують частоту вище вхідний несучої.
Призначенням даного блоку є перетворення частоти вхідного несучого сигналу в частоту ПЧ-підсилювача. Змішувач виводить 4 основних вихідних сигнали з 2 вхідних: f1. f2. f1 + f2. f1 -f2. У супергетеродинному приймачі використовується тільки або їх сума, або різниця. Решта можуть призвести до перешкод якщо не буде вжито належних заходів.
ПЧ-підсилювач
Характеристики ПЧ-підсилювача в супергетеродинному приймачі найкраще описуються з точки зору коефіцієнта посилення (КУ) та селективності. Взагалі кажучи, ці параметри визначаються підсилювачем ПЧ. Селективність ПЧ-підсилювача повинна бути рівна ширині смуги вхідного модульованого РЧ-сигналу. Якщо вона більше, то будь-яка суміжна частота пропускається і створює перешкоди. З іншого боку, якщо селективність занадто вузька, деякі бічні смуги будуть зрізані. Це призводить до втрати чіткості при відтворенні звуку динаміком або навушниками.
Оптимальна смуга пропускання короткохвильового приймача дорівнює 2300-2500 Гц. Хоча деякі з більш високих бічних смуг, пов'язаних з мовними сигналами, виходять за межі 2500 Гц, їх втрата істотно не впливає на звучання або інформацію, передану оператором. Селективність 400-500 Гц достатня для роботи ДВ. Ця вузька смуга допомагає відхилити будь-який сигнал сусідньої частоти, який може заважати прийому. В аматорських радіоприймачах, ціна яких вище, використовуються 2 і більше каскаду ПЧ-посилення з попереднім високоселективним кристалічним або механічним фільтром. При такій компоновці між блоками використовуються LC-контури і перетворювачі ПЧ.
Вибір проміжної частоти визначається декількома факторами, які включають: посилення, селективність і придушення сигналу. Для низькочастотних діапазонів (80 і 40 м) ПЧ, яка використовується в багатьох сучасних електронних приймачах, дорівнює 455 кГц. ПЧ-підсилювачі можуть забезпечити чудовий коефіцієнт посилення і селективність 400-2500 Гц.
Детектори і генератори биття
Детекція, або демодуляція, визначається як процес поділу аудіочастотних компонентів від модульованого сигналу несучої. Детектори в супергетеродинних приймачах також називають вторинними, а первинним є вузол змішувача.
Автоматичне регулювання посилення
Метою вузла АРУ є підтримання постійного рівня вихідного сигналу, не дивлячись на зміни вхідного. Радіохвилі, що розповсюджуються через іоносферу, то послаблюються, то посилюються через явища, відомого як завмирання. Це призводить до зміни рівня прийому на антенних входах в широкому діапазоні значень. Оскільки напруга випрямленої сигналу в детекторі пропорційно амплітуді прийнятого, частина його може використовуватися для управління коефіцієнтом посилення. Для приймачів, що використовують лампові або npn-транзистори в вузлах, що передують детектору, для зменшення КУ подається негативна напруга. Підсилювачі і змішувачі, що використовують pnp-транзистори, вимагають позитивної напруги.
Деякі радіолюбительські приймачі, особливо кращі транзисторні, мають підсилювач з АРУ для більшого контролю над характеристиками пристрою. Автоматичне регулювання може мати різні часові константи для сигналів різних типів. Постійна часу задає тривалість контролю після припинення трансляції. Наприклад, під час інтервалів між фразами КВ-ресивер негайно відновить повне посилення, що викличе дратівливий сплеск шуму.
Вимірювання сили сигналу
У деяких приймачах і приемопередатчиком передбачений індикатор, який вказує відносну силу трансляції. Зазвичай частина випрямленої сигналу ПЧ від детектора подається на мікро- або міліамперметр. Якщо у приймача є підсилювач АРУ, то цей вузол також можна використовувати для управління індикатором. Більшість вимірників калибруются в S-одиницях (від 1 до 9), які представляють приблизно 6-дБ зміна потужності сигналу. Середнє показання або S-9 служить для індикації рівня в 50 мкв. Верхня половина шкали S-метра калибруется в децибелах вище S-9, зазвичай до 60 дБ. Це означає, що сила прийнятого сигналу на 60 дБ вище 50 мкВ і дорівнює 50 мВ.
Індикатор рідко буває точним, оскільки на його роботу впливають багато факторів. Однак він дуже корисний при визначенні відносної інтенсивності вхідних сигналів, а також при перевірці або налаштування приймача. У багатьох приемопередатчиком індикатор служить для відображення стану функцій пристрою, таких як кінцевий ток радіочастотного підсилювача і вихідна потужність РЧ.
Перешкоди і обмеження
Початківцям радіоаматорам корисно знати, що будь-який ресивер може зазнавати труднощів з прийомом через трьох чинників: зовнішнього і внутрішнього шуму і интерферирующих сигналів. Зовнішні перешкоди на ВЧ, особливо нижче 20 МГц, набагато вище, ніж внутрішні. Тільки на більш високих частотах вузли приймача складають загрозу для вкрай слабких сигналів. Більшість шумів генерується в першому блоці, як в радіочастотному підсилювачі, так і в каскаді змішувача. Для зниження внутрішніх перешкод приймача до мінімального рівня було докладено багато зусиль. В результаті з'явилися малошумливі схеми і компоненти.
Зовнішні перешкоди можуть викликати проблеми при прийомі слабких сигналів з двох причин. По-перше, перешкоди, що вловлюються антеною, можуть маскувати трансляцію. Якщо остання знаходиться поблизу або нижче рівня вхідного шуму, прийом практично неможливий. Деякі досвідчені оператори можуть приймати трансляції на ДВ навіть при великих перешкодах, але голос і інші аматорські сигнали в цих умовах незрозумілі.
