Radioamatieru antena vienlaikus uztver simtiem un tūkstošiem radiosignālu. To frekvences var atšķirties atkarībā no pārraides garos, vidējos, īsos, ultraīsajos viļņos un televīzijas joslās. Pa starpu darbojas amatieru, valdības, tirdzniecības, jūras un citas stacijas. Uztvērēja antenas ieejām pievadīto signālu amplitūdas svārstās no mazāk nekā 1 μV līdz daudziem milivoltiem. Radioamatieru kontakti notiek dažu mikrovoltu līmenī. Amatieru uztvērējam ir divi mērķi: atlasīt, pastiprināt un demodulēt vēlamo radiosignālu, kā arī filtrēt visus pārējos. Radioamatieru uztvērēji ir pieejami gan atsevišķi, gan kā daļa no raiduztvērēja.
Uztvērēja galvenie komponenti
Ham radio uztvērējiem jāspēj uztvert ārkārtīgi vājus signālus, atdalot tos no trokšņa un jaudīgām stacijām, kas vienmēr ir ēterā. Tajā pašā laikā to saglabāšanai un demodulācijai ir nepieciešama pietiekama stabilitāte. Kopumā radio uztvērēja veiktspēja (un cena) ir atkarīga no tā jutības, selektivitātes un stabilitātes. Ir arī citi faktori, kas saistīti ar darbībuierīces īpašības. Tie ietver frekvences pārklājumu un nolasīšanu, demodulācijas vai noteikšanas režīmus LW, MW, HF, VHF radioaparātiem, jaudas prasības. Lai gan uztvērēji atšķiras pēc sarežģītības un veiktspējas, tie visi atbalsta 4 pamatfunkcijas: uztveršanu, selektivitāti, demodulāciju un atskaņošanu. Dažos ir iekļauti arī pastiprinātāji, lai uzlabotu signālu līdz pieņemamam līmenim.
Uzņemšana
Šī ir uztvērēja spēja apstrādāt vājos signālus, ko uztver antena. Radio uztvērējam šī funkcionalitāte galvenokārt ir saistīta ar jutīgumu. Lielākajai daļai modeļu ir vairāki pastiprināšanas posmi, kas nepieciešami, lai palielinātu signāla jaudu no mikrovoltiem līdz voltiem. Tādējādi kopējais uztvērēja pieaugums var būt no miljona līdz vienam.
Iesācējiem radioamatieriem ir noderīgi zināt, ka uztvērēja jutīgumu ietekmē elektriskais troksnis, kas rodas antenas ķēdēs un pašā ierīcē, īpaši ievades un RF moduļos. Tie rodas no vadītāju molekulu termiskās ierosmes un pastiprinātāja komponentos, piemēram, tranzistoros un caurulēs. Kopumā elektriskais troksnis ir atkarīgs no frekvences un palielinās līdz ar temperatūru un joslas platumu.
Jebkuri traucējumi uztvērēja antenas spailēm tiek pastiprināti kopā ar saņemto signālu. Tādējādi uztvērēja jutībai ir ierobežojums. Lielākā daļa mūsdienu modeļu ļauj uzņemt 1 mikrovoltu vai mazāk. Daudzas specifikācijas nosaka šo raksturlielumumikrovolti par 10 dB. Piemēram, 0,5 µV jutība 10 dB nozīmē, ka uztvērējā radītā trokšņa amplitūda ir par aptuveni 10 dB zemāka nekā 0,5 µV signālam. Citiem vārdiem sakot, uztvērēja trokšņa līmenis ir aptuveni 0,16 μV. Jebkurš signāls, kas ir zemāks par šo vērtību, tiks aizsegts un netiks dzirdams skaļrunī.
Frekvencēs līdz 20–30 MHz ārējais troksnis (atmosfēras un antropogēns) parasti ir daudz augstāks nekā iekšējais troksnis. Lielākā daļa uztvērēju ir pietiekami jutīgi, lai apstrādātu signālus šajā frekvenču diapazonā.
Selektivitāte
Šī ir uztvērēja spēja noskaņoties uz vēlamo signālu un noraidīt nevēlamos signālus. Uztvērēji izmanto augstas kvalitātes LC filtrus, lai pārraidītu tikai šauru frekvenču joslu. Tādējādi uztvērēja joslas platums ir būtisks, lai novērstu nevēlamus signālus. Daudzu DV uztvērēju selektivitāte ir vairāku simtu hercu robežās. Tas ir pietiekami, lai filtrētu lielāko daļu signālu, kas ir tuvu darbības frekvencei. Visiem HF un MW amatieru radio uztvērējiem jābūt aptuveni 2500 Hz selektivitātei amatieru balss uztveršanai. Daudzi LW/HF uztvērēji un raiduztvērēji izmanto pārslēdzamus filtrus, lai nodrošinātu optimālu jebkura veida signāla uztveršanu.
Demodulācija vai noteikšana
Šis ir zemfrekvences komponenta (skaņas) atdalīšanas process no ienākošā modulētā nesēja signāla. Demodulācijas ķēdēs tiek izmantoti tranzistori vai caurules. Divi visizplatītākie RF detektoru veidiuztvērēji, ir diode LW un MW un ideāls mikseris LW vai HF.
Atskaņošana
Pēdējais saņemšanas process ir uztvertā signāla pārvēršana skaņā, kas tiek padots skaļrunī vai austiņās. Parasti, lai pastiprinātu vājo detektora izvadi, tiek izmantota augsta pastiprinājuma pakāpe. Pēc tam audio pastiprinātāja izvade tiek ievadīta skaļrunī vai austiņās atskaņošanai.
Lielākajai daļai šķiņķa radio ir iekšējais skaļrunis un austiņu izejas ligzda. Vienkāršs vienpakāpes audio pastiprinātājs, kas piemērots austiņu darbībai. Skaļrunim parasti ir nepieciešams 2 vai 3 pakāpju audio pastiprinātājs.
Vienkārši uztvērēji
Pirmie radioamatieru uztvērēji bija visvienkāršākās ierīces, kas sastāvēja no svārstību ķēdes, kristāla detektora un austiņām. Viņi varēja uztvert tikai vietējās radiostacijas. Tomēr kristāla detektors nespēj pareizi demodulēt LW vai SW signālus. Turklāt šādas shēmas jutīgums un selektivitāte radioamatieru darbam ir nepietiekama. Varat tos palielināt, pievienojot detektora izejai audio pastiprinātāju.
Tieši pastiprināts radio
Jūtību un selektivitāti var uzlabot, pievienojot vienu vai vairākus posmus. Šāda veida ierīci sauc par tiešās pastiprināšanas uztvērēju. Daudzi komerciāli CB uztvērēji no 20. un 30. gadiem izmantoja šo shēmu. Dažiem no tiem bija jāiegūst 2-4 pastiprinājuma posminepieciešamā jutība un selektivitāte.
Tiešais konversijas uztvērējs
Šī ir vienkārša un populāra pieeja LW un HF lietošanai. Ieejas signāls tiek padots uz detektoru kopā ar RF no ģeneratora. Pēdējās frekvence ir nedaudz augstāka (vai zemāka) nekā pirmā, lai varētu iegūt sitienu. Piemēram, ja ieeja ir 7155,0 kHz un RF oscilators ir iestatīts uz 7155,4 kHz, detektora miksēšana rada 400 Hz audio signālu. Pēdējais iekļūst augsta līmeņa pastiprinātājā caur ļoti šauru skaņas filtru. Selektivitāte šāda veida uztvērējos tiek panākta, izmantojot oscilējošas LC ķēdes detektora priekšā un audio filtru starp detektoru un audio pastiprinātāju.
Superheterodīns
Izstrādāts 1930. gadu sākumā, lai novērstu lielāko daļu problēmu, ar ko saskaras agrīnie radioamatieru uztvērēju veidi. Mūsdienās superheterodīna uztvērēju izmanto praktiski visu veidu radio pakalpojumos, tostarp amatieru radio, komerciālajā, AM, FM un televīzijā. Galvenā atšķirība no tiešās pastiprināšanas uztvērējiem ir ienākošā RF signāla pārveidošana starpsignālā (IF).
HF pastiprinātājs
Satur LC shēmas, kas nodrošina zināmu selektivitāti un ierobežotu pastiprinājumu vēlamajā frekvencē. RF pastiprinātājs nodrošina arī divas papildu priekšrocības superheterodīna uztvērējā. Pirmkārt, tas izolē miksera un lokālā oscilatora posmus no antenas cilpas. Radio uztvērējam priekšrocība ir novājinātanevēlami signāli divreiz pārsniedz vēlamo frekvenci.
Ģenerators
Nepieciešams, lai radītu nemainīgu amplitūdas sinusoidālo vilni, kura frekvence atšķiras no ienākošā nesēja par summu, kas vienāda ar IF. Ģenerators rada svārstības, kuru frekvence var būt augstāka vai zemāka par nesēju. Šo izvēli nosaka joslas platuma un RF regulēšanas prasības. Lielākā daļa šo mezglu MW uztvērējos un zemās joslas amatieru VHF uztvērējos ģenerē frekvenci virs ieejas nesēja.
Mikseris
Šī bloka mērķis ir pārveidot ienākošā nesēja signāla frekvenci IF pastiprinātāja frekvencē. Mikseris izvada 4 galvenās izejas no 2 ieejām: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. Superheterodīna uztvērējā tiek izmantota tikai to summa vai starpība. Citi var izraisīt traucējumus, ja netiek veikti atbilstoši pasākumi.
IF pastiprinātājs
IF pastiprinātāja veiktspēju superheterodīna uztvērējā vislabāk raksturo pastiprinājuma (GA) un selektivitātes izteiksmē. Vispārīgi runājot, šos parametrus nosaka IF pastiprinātājs. IF pastiprinātāja selektivitātei jābūt vienādai ar ienākošā modulētā RF signāla joslas platumu. Ja tā ir lielāka, jebkura blakus esošā frekvence tiek izlaista un rada traucējumus. No otras puses, ja selektivitāte ir pārāk šaura, dažas sānjoslas tiks apgrieztas. Tā rezultātā, atskaņojot skaņu pa skaļruni vai austiņām, tiek zaudēta skaidrība.
Optimālais joslas platums īsviļņu uztvērējam ir 2300–2500 Hz. Lai gan dažas augstākas sānjoslas, kas saistītas ar runu, pārsniedz 2500 Hz, to zudums būtiski neietekmē operatora pārraidīto skaņu vai informāciju. 400–500 Hz selektivitāte ir pietiekama DW darbībai. Šis šaurais joslas platums palīdz noraidīt jebkuru blakus frekvences signālu, kas varētu traucēt uztveršanu. Augstākas cenas amatieru radioaparāti izmanto 2 vai vairāk IF pastiprinājuma posmus, pirms kuriem ir ļoti selektīvs kristāla vai mehāniskais filtrs. Šajā izkārtojumā starp blokiem tiek izmantotas LC shēmas un IF pārveidotāji.
Starpfrekvences izvēli nosaka vairāki faktori, tostarp: pastiprinājums, selektivitāte un signāla slāpēšana. Zemo frekvenču joslām (80 un 40 m) daudzos mūsdienu radioamatieru uztvērējos izmantotais IF ir 455 kHz. IF pastiprinātāji var nodrošināt izcilu pastiprinājumu un selektivitāti no 400 līdz 2500 Hz.
Detektori un sitienu ģeneratori
Atklāšana vai demodulācija ir definēta kā audio frekvences komponentu atdalīšanas process no modulēta nesēja signāla. Detektorus superheterodīna uztvērējos sauc arī par sekundārajiem, un galvenais ir maisītāja bloks.
Automātiskā pastiprinājuma kontrole
AGC mezgla mērķis ir uzturēt nemainīgu izvades līmeni, neskatoties uz izmaiņām ievadē. Radioviļņi, kas izplatās caur jonosfēruvājināties, pēc tam pastiprinoties parādības dēļ, kas pazīstama kā izbalēšana. Tas izraisa izmaiņas uztveršanas līmenī pie antenas ieejām plašā vērtību diapazonā. Tā kā rektificētā signāla spriegums detektorā ir proporcionāls saņemtā amplitūdai, tad daļu no tā var izmantot pastiprinājuma kontrolei. Uztvērējiem, kas mezglos pirms detektora izmanto caurules vai NPN tranzistorus, pastiprinājuma samazināšanai tiek pielietots negatīvs spriegums. Pastiprinātājiem un mikseriem, kuros izmanto PNP tranzistorus, nepieciešams pozitīvs spriegums.
Dažiem radioaparātiem, jo īpaši tiem, kuriem ir labāks tranzistors, ir AGC pastiprinātājs, lai labāk kontrolētu ierīces veiktspēju. Automātiskajai regulēšanai var būt dažādas laika konstantes dažādiem signālu veidiem. Laika konstante norāda kontroles ilgumu pēc raidījuma pārtraukšanas. Piemēram, intervālos starp frāzēm HF uztvērējs nekavējoties atsāks pilnu pastiprinājumu, kas izraisīs kaitinošu trokšņa uzliesmojumu.
Signāla stipruma mērīšana
Dažiem uztvērējiem un raiduztvērējiem ir indikators, kas norāda apraides relatīvo stiprumu. Parasti daļa rektificētā IF signāla no detektora tiek pielietota mikro- vai miliammetram. Ja uztvērējam ir AGC pastiprinātājs, tad šo mezglu var izmantot arī indikatora vadīšanai. Lielākā daļa skaitītāju ir kalibrēti S vienībās (no 1 līdz 9), kas atspoguļo uztvertā signāla stipruma izmaiņas aptuveni par 6 dB. Vidējais rādījums jeb S-9 tiek izmantots, lai norādītu 50 µV līmeni. Skalas augšējā puseS-metrs ir kalibrēts decibelos virs S-9, parasti līdz 60 dB. Tas nozīmē, ka saņemtā signāla stiprums ir par 60 dB lielāks par 50 µV un ir vienāds ar 50 mV.
Rādītājs reti ir precīzs, jo tā darbību ietekmē daudzi faktori. Tomēr tas ir ļoti noderīgi, nosakot ienākošo signālu relatīvo intensitāti, kā arī pārbaudot vai noregulējot uztvērēju. Daudzos raiduztvērējos gaismas diode tiek izmantota, lai parādītu ierīces funkciju statusu, piemēram, RF pastiprinātāja izejas strāvu un RF izejas jaudu.
Traucējumi un ierobežojumi
Iesācējiem ir noderīgi zināt, ka jebkuram uztvērējam var rasties uztveršanas grūtības trīs faktoru dēļ: ārējais un iekšējais troksnis un traucējoši signāli. Ārējie RF traucējumi, īpaši zem 20 MHz, ir daudz lielāki nekā iekšējie traucējumi. Tikai augstākās frekvencēs uztvērēja mezgli apdraud ārkārtīgi vājus signālus. Lielākā daļa trokšņu rodas pirmajā blokā gan RF pastiprinātājā, gan miksera stadijā. Ir pieliktas lielas pūles, lai samazinātu iekšējos uztvērēja traucējumus līdz minimumam. Rezultāts ir zema trokšņa līmeņa ķēdes un komponenti.
Ārējie traucējumi var radīt problēmas, saņemot vājus signālus divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, antenas uztvertie traucējumi var maskēt apraidi. Ja pēdējais ir tuvu ienākošā trokšņa līmenim vai zem tā, uztveršana ir gandrīz neiespējama. Daži pieredzējuši operatori var uztvert LW pārraides pat ar smagiem traucējumiem, taču balss un citi amatieru signāli šādos apstākļos ir nesaprotami.
