Prijemnik amaterskog radio prijemnika: Specifikacije

Antena amaterskog radijskog prijemnika istodobno prima stotine i tisuće radio signala. Njihove frekvencije mogu varirati ovisno o prijenosu na duge, srednje, kratke, ultrashort valove i televizijske vrpce. U međuvremenu, postoje amaterske, državne, trgovačke, morske i druge postaje. Amplitude signala primijenjenih na antenske ulaze prijemnika kreću se od manje od 1 μV do mnogih milivolita. Amaterski radijski kontakti javljaju se na razini od nekoliko mikrovolata. Svrha amaterskog prijemnika je dvostruka: odabir, pojačavanje i demoduliranje željenog radijskog signala i prikazivanje svih ostalih. Prijemnici za radio amatere dostupni su i odvojeno i kao dio primopredajnika.

Glavne komponente prijemnika

Amaterski radio prijemnici bi trebali moći primati iznimno slabe signale, odvojiti ih od buke i moćnih stanica koje su uvijek prisutne u zraku. Istovremeno, za njihovu izolaciju i demodulaciju potrebna je dovoljna stabilnost. Općenito, performanse (i cijena) radija ovise o njegovoj osjetljivosti, selektivnosti i stabilnosti. Postoje i drugi čimbenici koji se odnose na značajke performansi uređaja. To uključuje pokrivanje frekvencije i način čitanja, demodulacije ili detekcije za DV, CB, HF, VHF radio, zahtjeve snage. Iako se prijemnici razlikuju po složenosti i izvedbi, svi podržavaju četiri osnovne funkcije: prijem, selektivnost, demodulacija i reprodukcija. Neki također uključuju pojačala za povećanje razine signala na prihvatljive vrijednosti.

recepcija

To je sposobnost prijemnika da obrađuje slabe signale koje je prikupio antena. Za radio prijemnik, ova funkcija prvenstveno se odnosi na osjetljivost. Većina modela ima nekoliko kaskada pojačanja potrebnih za povećanje snage signala od mikrovolata do volti. Tako ukupna dobit prijemnika može doseći oko milijun do jedan.

Korisnicima je korisno znati da osjetljivost prijemnika utječe električni šum generiran u antenskim krugovima i samom uređaju, posebno u ulaznim i radiofrekventnim modulima. Oni nastaju kada su molekule vodiča toplinski uzbudene i komponente pojačala, kao što su tranzistori i cijevi. Općenito, električna buka je neovisna o frekvenciji i povećava se s temperaturom i širinom pojasa.

Svaka smetnja prisutna u antenskim terminalima prijemnika se pojačava uz primljeni signal. Dakle, postoji granica osjetljivosti prijemnika. Većina modernih modela omogućuje 1 μV ili manje. Mnoge specifikacije definiraju ovu karakteristiku u mikrovolama za 10 dB. Na primjer, osjetljivost od 0,5 μV za 10 dB znači da je amplituda šuma generirane u prijemniku približno 10 dB ispod 0,5 μV signala. Drugim riječima, razina interferencije prijemnika je oko 0,16 μV. Bilo koji signal ispod ove vrijednosti bit će preklapajući ih i neće se čuti u dinamici.

Na frekvencijama do 20-30 MHz, eksterni šum (atmosferski i antropogeni) obično je mnogo veći od unutarnje buke. Većina prijemnika ima dovoljnu osjetljivost za obradu signala u tom frekvencijskom području.

selektivnost

To je sposobnost prijemnika da ugodi željeni signal i odbije neželjene signale. Prijemnici koriste visokokvalitetne LC-filtere koji prenose samo uski frekvencijski pojas. Dakle, širina pojasa prijemnika je važna za uklanjanje neželjenih signala. Selektivnost mnogih DV prijemnika je reda od nekoliko stotina hercera. To je dovoljno za filtriranje većine signala blizu operativne frekvencije. Svi amaterski radio prijemnici KV- i SV-bendovi trebaju imati selektivnost od oko 2500 Hz za amaterski prijem glasa. Mnogi prijemnici i primopredajnici DV / KV koriste preklopne filtere kako bi se osiguralo optimalno prijam bilo koje vrste signala.

Demodulacija ili otkrivanje

Ovo je postupak razdvajanja LF komponente (zvuka) od ulaznog moduliranog nosača signala. U krugovima demodulacije koriste se tranzistori ili svjetiljke. Dvije najčešće vrste detektora koji se koriste u HF prijemnicima su dioda za DV i CB i idealna miksera za DV ili KV.

reprodukcija

Završni proces prijema je pretvorba detektiranog signala u audio signal za punjenje zvučnika ili slušalica. Obično se kaskada s visokim koeficijentom koristi za pojačavanje slabog izlaza detektora. Zvučni pojačalo se zatim prenosi na zvučnike ili slušalice za reprodukciju.

Većina radio amaterskih prijemnika ima unutarnji zvučnik i izlazni priključak za slušalice. Jednostavno jednostupanjsko audio pojačalo pogodno je za rad s slušalicama. Zvučnik obično zahtijeva 2 ili 3 koraka pojačala zvuka.

Jednostavni prijemnici

Prvi prijemnici radio amatera bili su najjednostavniji uređaji, koji se sastojao od oscilirajućeg kruga, detektora kristala i slušalica. Mogli su primati samo lokalne radio postaje. Međutim, kristalni detektor nije u stanju ispravno demodulirati signale DV ili KV. Osim toga, osjetljivost i selektivnost takve sheme nisu dovoljne za amaterski rad. Možete ih povećati dodavanjem audio pojačala na izlaz detektora.

Izravno pojačanje radio prijemnika

Osjetljivost i selektivnost mogu se poboljšati dodavanjem jedne ili više kaskada. Ova vrsta uređaja naziva se izravni prijamni prijemnik. Mnogi komercijalni CB prijemnici dvadesetih i tridesetih godina. koristi takvu shemu. Neki od njih su imali 2-4 stupnja pojačanja kako bi dobili potrebnu osjetljivost i selektivnost.

Prijemnik izravnog pretvorbe

Ovo je jednostavan i popularan pristup za primanje DV i KV. Ulazni signal se dovodi detektoru zajedno s RF iz generatora. Frekvencija potonjeg je malo viša (ili niža) od prvog, tako da se može dobiti tuku. Na primjer, ako je ulaz 7155,0 kHz, a RF generator je podešen na 7155,4 kHz, tada se u detektoru stvara 400 Hz zvučni signal miješanjem. Potonji ulazi u pojačalo visoke razine kroz vrlo uski zvuk filtar. Selektivnost u ovoj vrsti prijamnika postiže se pomoću oscilirajućih LC sklopova ispred detektora i zvucnog filtra između detektora i audio pojačala.

superheterodinski

Razvijen je početkom 1930-ih s ciljem otklanjanja većine problema s kojima se susreću rane vrste radio amaterskih prijemnika. Danas se superheterodinski prijemnik koristi u gotovo svim vrstama radio komunikacijskih usluga, uključujući radioamaterske, komercijalne, kao i za modulaciju amplitude i frekvencije i televiziju. Glavna razlika od izravnih pojačala je pretvorba dolaznog RF signala u intermedijalni RF signal.

RF pojačalo

Sadrže LC-sklopove koji daju neku selektivnost i ograničenu dobit na potrebnoj frekvenciji. RF pojačalo također pruža dvije dodatne prednosti u superheterodnom prijemniku. Prvo, izolira mikser i lokalne oscilatorske kaskade iz antenskog kruga. Za radio prijemnik, prednost je da se neželjeni signali prigušuju, čija je učestalost dvostruko veća od potrebnog.

generator

Potrebno je stvoriti sinusoidalni signal s konstantnom amplitudom, čija se učestalost razlikuje od dolaznog nosača za iznos jednak IF. Oscilator stvara oscilacije, čija frekvencija može biti veća ili niža od nosača. Ovaj izbor određuje propusnost i zahtjevi za ugađanjem RF-a. Većina tih čvorova u CB prijamnicima i donji pojas amaterskih VHF prijemnika generiraju frekvenciju iznad ulaznog nosača.

mikser

Svrha ovog bloka je pretvorba frekvencije dolazni signal nositelja frekvencije IF pojačala. Mikser izvodi 4 glavna izlaznog signala iz 2 ulaza: f₁, f₂, f₁+f₂, f₁-f₂. U superheterodijskom prijemniku koristi se samo njihov iznos ili razlika. Drugi mogu izazvati smetnje ako se ne poduzmu odgovarajuće mjere.

IF pojačalo

Karakteristike IF pojačala u superheterodinski prijemnik najbolje se opisuju u smislu dobitka (CG) i selektivnosti. Općenito govoreći, ovi parametri određuju IF pojačalo. Selektivnost IF pojačala treba biti jednaka širini pojasa ulaznog moduliranog RF signala. Ako je veći, bilo koja susjedna frekvencija se preskače i uzrokuje smetnje. S druge strane, ako je selektivnost suviše sužena, neke će bočne trake biti odsječene. To rezultira gubitkom jasnoće pri reprodukciji zvuka pomoću zvučnika ili slušalica.

Optimalna širina pojasa kratkovalnog prijemnika iznosi 2300-2500 Hz. Iako su neke od viših bočnih pojasa povezanih s govornim signalima izvan raspona od 2500 Hz, njihov gubitak ne utječe značajno na zvuk ili informacije koje šalje operator. Selektivnost od 400-500 Hz je dovoljna za rad DV. Taj uski pojas pomaže odbaciti bilo koji signal susjedne frekvencije, što može ometati prijem. U amaterskim radijskim prijemnicima, čija je cijena veća, 2 ili više stupnjeva amplifikacije IF upotrebljavaju se s prethodno visoko selektivnim kristalnim ili mehaničkim filterom. Ovim rasporedom, između sklopova koriste se LC krugovi i IF pretvornici.

Odabir međufrekvencije određen je s nekoliko faktora, koji uključuju: pojačanje, selektivnost i suzbijanje signala. Za niske frekvencijske pojaseve (80 i 40 m) IF koji se koristi u mnogim suvremenim radioamaterskim prijemnicima iznosi 455 kHz. IF pojačala mogu pružiti izvrsnu dobit i selektivnost od 400-2500 Hz.

Detektori i pobjednici generatora

Detekcija ili demodulacija definirana je kao postupak odvajanja audio komponenti od moduliranog signala nosača. Detektori u superheterodnim prijamnicima također se nazivaju sekundarnim, a primarni je sklop miksera.

Automatska kontrola pojačanja

Svrha jedinice AGC je da održi konstantnu razinu izlaznog signala unatoč promjenama ulaznog signala. Radio valovi koji propagiraju kroz ionosferu oslabljeni su, a zatim pojačani zbog fenomena poznatog kao blijeđenje. To dovodi do promjene razine prijema na antenskim ulazima preko širokog raspona vrijednosti. Budući da je napon ispravljenog signala u detektoru proporcionalan amplitudi primljenog signala, neki od njih se mogu koristiti za kontrolu dobitka. Za prijemnike koji koriste cijevi ili npn tranzistora na čvorovima koji prethode detektoru, primjenjuje se negativni napon kako bi se smanjio CW. Pojačala i mikseri koji koriste pnp-tranzistore zahtijevaju pozitivan napon.

Neki radio amaterski prijemnici, posebno najbolji tranzistori, imaju pojačalo s AGC-om za veću kontrolu nad karakteristikama uređaja. Automatsko podešavanje može imati različite vremenske konstante za signale različitih tipova. Vremenska konstanta određuje trajanje kontrole nakon prestanka emitiranja. Na primjer, tijekom intervala između fraza, HF prijemnik odmah nastavlja puni dobitak, što će uzrokovati neugodan zastoj buke.

Mjerenje jakosti signala

U nekim prijamnicima i primopredajnicima daje se indikator koji pokazuje relativnu snagu emitiranja. Obično se dio ispravljenog IF signala iz detektora unosi u mikro- ili milliamometar. Ako prijemnik ima AGC pojačalo, tada se ovaj čvor također može koristiti za upravljanje indikatorom. Većina metara kalibrirana je u S-jedinicama (1 do 9), što predstavlja približno 6 dB promjenu u snazi ​​primljenog signala. Prosječno čitanje ili S-9 služe za označavanje razine od 50 μV. Gornja polovica S-metričke ljestvice kalibrirana je u decibelima iznad S-9, obično do 60 dB. To znači da je snaga primljene signala 60 dB iznad 50 μV i jednaka 50 mV.

Pokazatelj je rijetko točan jer mnogi čimbenici utječu na njegov rad. Međutim, vrlo je korisno pri određivanju relativnog intenziteta dolaznih signala, kao i kod provjere ili ugađanja prijemnika. U mnogim primopredajnicima, indikator služi za prikaz stanja funkcija uređaja, kao što je konačna struja RF pojačala i RF izlazne snage.

Interferencije i ograničenja

Korisnicima je korisno znati da svaki prijemnik može doživjeti poteškoće pri primitku zbog tri čimbenika: vanjski i unutarnji šumovi i smetnje. Vanjska interferencija na HF, osobito ispod 20 MHz, znatno je veća od unutarnje buke. Samo kod viših frekvencija čvorovi prijemnika predstavljaju prijetnju ekstremno slabim signalima. Većina buke se generira u prvom bloku, kako u radiofrekvencijskom pojačalu, tako iu kaskadi miksera. Kako biste smanjili interferenciju prijemnika na minimalnu razinu, primijenili ste puno napora. Kao rezultat toga, pojavili su se sklopovi i komponente s niskom buku.

Vanjska smetnja može uzrokovati probleme pri slabim signalima iz dva razloga. Prvo, smetnje koje pokreće antena mogu prikriti emitiranje. Ako je potonji blizu ili ispod razine ulazne buke, prijem je gotovo nemoguć. Neki iskusni operateri mogu primati emitiranje na DV čak i uz velike smetnje, ali glas i drugi amaterski signali u tim uvjetima su nerazumljivi.