En amatørradioantenne modtager hundredvis og tusindvis af radiosignaler samtidigt. Deres frekvenser kan variere afhængigt af transmissionen på lange, mellemlange, korte, ultrakorte bølger og tv-bånd. Amatør-, regerings-, kommercielle, maritime og andre stationer opererer imellem. Amplituderne af de signaler, der tilføres til modtagerens antenneindgange, varierer fra mindre end 1 μV til mange millivolt. Amatørradiokontakter forekommer ved niveauer i størrelsesordenen nogle få mikrovolt. Formålet med en amatørmodtager er todelt: at vælge, forstærke og demodulere det ønskede radiosignal og filtrere alle de andre fra. Modtagere til radioamatører fås både separat og som en del af transceiveren.
Modtagerens hovedkomponenter
Skinkeradiomodtagere skal kunne opfange ekstremt svage signaler og adskille dem fra støjen og kraftfulde stationer, der altid er i luften. Samtidig er tilstrækkelig stabilitet nødvendig for deres retention og demodulation. Generelt afhænger ydeevnen (og prisen) af en radiomodtager af dens følsomhed, selektivitet og stabilitet. Der er andre faktorer relateret til operationelleenhedens egenskaber. Disse omfatter frekvensdækning og aflæsning, demodulation eller detekteringstilstande for LW, MW, HF, VHF-radioer, strømkrav. Selvom modtagere varierer i kompleksitet og ydeevne, understøtter de alle 4 grundlæggende funktioner: modtagelse, selektivitet, demodulation og afspilning. Nogle inkluderer også forstærkere til at booste signalet til acceptable niveauer.
Reception
Dette er modtagerens evne til at håndtere de svage signaler, som opfanges af antennen. For en radiomodtager er denne funktionalitet primært relateret til følsomhed. De fleste modeller har flere stadier af forstærkning, der er nødvendige for at øge signaleffekten fra mikrovolt til volt. Således kan den samlede modtagergevinst være i størrelsesordenen en million til en.
Det er nyttigt for nybegyndere radioamatører at vide, at modtagerens følsomhed påvirkes af elektrisk støj, der genereres i antennekredsløbene og selve enheden, især i input- og RF-modulerne. De opstår fra termisk excitation af ledermolekyler og i forstærkerkomponenter såsom transistorer og rør. Generelt er elektrisk støj frekvensuafhængig og stiger med temperatur og båndbredde.
Enhver interferens på modtagerens antenneterminaler forstærkes sammen med det modtagne signal. Der er således en grænse for modtagerens følsomhed. De fleste moderne modeller giver dig mulighed for at tage 1 mikrovolt eller mindre. Mange specifikationer definerer denne egenskab imikrovolt til 10 dB. For eksempel betyder en følsomhed på 0,5 µV for 10 dB, at amplituden af støjen, der genereres i modtageren, er omkring 10 dB lavere end 0,5 µV-signalet. Med andre ord er modtagerens støjniveau omkring 0,16 μV. Ethvert signal under denne værdi vil blive dækket af dem og vil ikke blive hørt i højttaleren.
Ved frekvenser op til 20-30 MHz er ekstern støj (atmosfærisk og menneskeskabt) norm alt meget højere end intern støj. De fleste modtagere er følsomme nok til at behandle signaler i dette frekvensområde.
Selektivitet
Dette er modtagerens evne til at stille ind på det ønskede signal og afvise uønskede signaler. Modtagerne bruger højkvalitets LC-filtre til kun at passere et sm alt frekvensbånd. Således er modtagerens båndbredde afgørende for at eliminere uønskede signaler. Selektiviteten af mange DV-modtagere er i størrelsesordenen flere hundrede hertz. Dette er nok til at bortfiltrere de fleste signaler tæt på driftsfrekvensen. Alle HF- og MW-amatørradiomodtagere skal have en selektivitet på omkring 2500 Hz til amatørstemmemodtagelse. Mange LW/HF-modtagere og transceivere bruger omskiftelige filtre for at sikre optimal modtagelse af enhver type signal.
Demodulation eller detektion
Dette er processen med at adskille lavfrekvente komponent (lyd) fra det indkommende modulerede bæresignal. Demodulationskredsløb bruger transistorer eller rør. De to mest almindelige typer detektorer, der anvendes i RFmodtagere, er en diode til LW og MW og en ideel mixer til LW eller HF.
Afspilning
Den sidste proces med at modtage er at konvertere det detekterede signal til lyd, der skal føres til højttaleren eller hovedtelefonerne. Typisk bruges et højforstærkningstrin til at forstærke det svage detektoroutput. Udgangen fra lydforstærkeren føres derefter til en højttaler eller hovedtelefoner til afspilning.
De fleste skinkeradioer har en intern højttaler og et hovedtelefonudgangsstik. En enkel enkelttrins lydforstærker velegnet til hovedtelefonbetjening. Højttaleren kræver norm alt en 2- eller 3-trins lydforstærker.
Simple modtagere
De første modtagere til radioamatører var de enkleste enheder, der bestod af et oscillerende kredsløb, en krystaldetektor og hovedtelefoner. De kunne kun modtage lokale radiostationer. En krystaldetektor er imidlertid ikke i stand til at demodulere LW- eller SW-signaler korrekt. Derudover er følsomheden og selektiviteten af en sådan ordning utilstrækkelig til amatørradioarbejde. Du kan øge dem ved at tilføje en lydforstærker til udgangen af detektoren.
Direkte-forstærket radio
Følsomhed og selektivitet kan forbedres ved at tilføje et eller flere stadier. Denne type enhed kaldes en direkte forstærkningsmodtager. Mange kommercielle CB-modtagere fra 20'erne og 30'erne brugt denne ordning. Nogle af dem havde 2-4 stadier af forstærkning at fåpåkrævet følsomhed og selektivitet.
Direkte konverteringsmodtager
Dette er en enkel og populær tilgang til at tage LW og HF. Indgangssignalet føres til detektoren sammen med RF fra generatoren. Frekvensen af sidstnævnte er lidt højere (eller lavere) end førstnævnte, så et beat kan opnås. For eksempel, hvis inputtet er 7155,0 kHz, og RF-oscillatoren er indstillet til 7155,4 kHz, producerer blanding i detektoren et 400 Hz lydsignal. Sidstnævnte kommer ind i højniveauforstærkeren gennem et meget sm alt lydfilter. Selektivitet i denne type modtager opnås ved hjælp af oscillerende LC-kredsløb foran detektoren og et lydfilter mellem detektoren og audioforstærkeren.
Superheterodyne
Designet i begyndelsen af 1930'erne til at eliminere de fleste af de problemer, som tidlige typer af amatørradiomodtagere står over for. I dag bruges superheterodyne-modtageren i stort set alle typer radiotjenester, herunder amatørradio, kommerciel, AM, FM og tv. Den største forskel fra direkte forstærkningsmodtagere er konverteringen af det indkommende RF-signal til mellemsignal (IF).
HF-forstærker
Indeholder LC-kredsløb, der giver en vis selektivitet og begrænset forstærkning ved den ønskede frekvens. RF-forstærkeren giver også to ekstra fordele i en superheterodynmodtager. For det første isolerer det blander- og lokaloscillatortrinene fra antennesløjfen. For en radiomodtager er fordelen, at den er dæmpetuønskede signaler to gange den ønskede frekvens.
Generator
Nødvendig for at producere en sinusbølge med konstant amplitude, hvis frekvens afviger fra den indkommende bærebølge med et beløb svarende til IF. Generatoren skaber oscillationer, hvis frekvens kan være enten højere eller lavere end bærebølgen. Dette valg bestemmes af kravene til båndbredde og RF-tuning. De fleste af disse noder i MW-modtagere og lavbåndsamatør-VHF-modtagere genererer en frekvens over inputbærebølgen.
Mixer
Formålet med denne blok er at konvertere frekvensen af det indkommende bæresignal til frekvensen af IF-forstærkeren. Mixeren udsender 4 hovedudgange fra 2 indgange: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. I en superheterodyne modtager bruges kun enten deres sum eller forskel. Andre kan forårsage interferens, hvis der ikke træffes passende foranst altninger.
IF-forstærker
Ydeevnen af en IF-forstærker i en superheterodynmodtager beskrives bedst i form af forstærkning (GA) og selektivitet. Generelt er disse parametre bestemt af IF-forstærkeren. IF-forstærkerens selektivitet skal være lig med båndbredden af det indkommende modulerede RF-signal. Hvis den er større, springes enhver tilstødende frekvens over og forårsager interferens. På den anden side, hvis selektiviteten er for snæver, vil nogle sidebånd blive klippet. Dette resulterer i tab af klarhed, når der afspilles lyd gennem højttaleren eller hovedtelefonerne.
Den optimale båndbredde for en kortbølgemodtager er 2300–2500 Hz. Selvom nogle af de højere sidebånd, der er forbundet med tale, strækker sig ud over 2500 Hz, påvirker deres tab ikke væsentligt den lyd eller information, der formidles af operatøren. Selektiviteten på 400–500 Hz er tilstrækkelig til driften af DW. Denne smalle båndbredde hjælper med at afvise ethvert tilstødende frekvenssignal, der kan forstyrre modtagelsen. Amatørradioer til højere priser bruger 2 eller flere IF-forstærkningstrin efterfulgt af et meget selektivt krystal- eller mekanisk filter. Dette layout bruger LC-kredsløb og IF-omformere mellem blokke.
Valget af mellemfrekvens bestemmes af flere faktorer, som omfatter: forstærkning, selektivitet og signalundertrykkelse. For lavfrekvensbåndene (80 og 40 m) er IF, der bruges i mange moderne amatørradiomodtagere, 455 kHz. IF-forstærkere kan give fremragende forstærkning og selektivitet fra 400-2500 Hz.
Detektorer og beatgeneratorer
Detektion eller demodulation er defineret som processen med at adskille lydfrekvenskomponenter fra et moduleret bæresignal. Detektorerne i superheterodyne-modtagere kaldes også sekundære, og den primære er mixersamlingen.
Auto Gain Control
Formålet med AGC-noden er at opretholde et konstant outputniveau på trods af ændringer i inputtet. Radiobølger udbreder sig gennem ionosfærendæmpe og derefter intensiveres på grund af et fænomen kendt som fading. Dette fører til en ændring i modtageniveauet ved antenneindgangene i en lang række værdier. Da spændingen af det ensrettede signal i detektoren er proportional med amplituden af det modtagne signal, kan en del af det bruges til at styre forstærkningen. For modtagere, der bruger rør- eller NPN-transistorer i knudepunkterne forud for detektoren, påføres en negativ spænding for at reducere forstærkningen. Forstærkere og mixere, der bruger PNP-transistorer, kræver en positiv spænding.
Nogle skinkeradioer, især de bedre transistoriserede, har en AGC-forstærker for mere kontrol over enhedens ydeevne. Automatisk justering kan have forskellige tidskonstanter for forskellige sign altyper. Tidskonstanten angiver varigheden af kontrollen efter afslutningen af udsendelsen. For eksempel, i intervallerne mellem sætninger, vil HF-modtageren straks genoptage fuld forstærkning, hvilket vil forårsage et irriterende udbrud af støj.
Måler signalstyrke
Nogle modtagere og transceivere har en indikator, der angiver den relative styrke af udsendelsen. Typisk tilføres en del af det ensrettede IF-signal fra detektoren til et mikro- eller milliammeter. Hvis modtageren har en AGC-forstærker, kan denne node også bruges til at styre indikatoren. De fleste målere er kalibreret i S-enheder (1 til 9), som repræsenterer en ændring på cirka 6 dB i modtaget signalstyrke. Den midterste aflæsning eller S-9 bruges til at angive niveauet på 50 µV. Øverste halvdel skalaS-meteret er kalibreret i decibel over S-9, typisk op til 60 dB. Det betyder, at den modtagne signalstyrke er 60 dB højere end 50 µV og svarer til 50 mV.
Indikatoren er sjældent nøjagtig, da mange faktorer påvirker dens ydeevne. Det er dog meget nyttigt, når man skal bestemme den relative intensitet af indgående signaler, og når man tjekker eller tuner modtageren. I mange transceivere bruges LED'en til at vise status for enhedsfunktioner såsom RF-forstærkerens udgangsstrøm og RF-udgangseffekten.
Interferens og begrænsninger
Det er godt for begyndere at vide, at enhver modtager kan opleve modtagelsesbesvær på grund af tre faktorer: ekstern og intern støj og forstyrrende signaler. Ekstern RF-interferens, især under 20 MHz, er meget højere end intern interferens. Det er kun ved højere frekvenser, at modtagerknudepunkterne udgør en trussel mod ekstremt svage signaler. Det meste af støjen genereres i den første blok, både i RF-forstærkeren og i mixertrinnet. Der er gjort en stor indsats for at reducere intern modtagerinterferens til et minimumsniveau. Resultatet er støjsvage kredsløb og komponenter.
Ekstern interferens kan forårsage problemer ved modtagelse af svage signaler af to årsager. For det første kan interferens, som opfanges af antennen, maskere udsendelsen. Hvis sidstnævnte er tæt på eller under det indgående støjniveau, er modtagelse næsten umulig. Nogle erfarne operatører kan modtage udsendelser på LW selv med kraftig interferens, men stemmen og andre amatørsignaler er uforståelige under disse forhold.
