Radio amatörmottagare: Specifikationer

Antennen på amatörradio mottagaren tar emot hundratals och tusentals radiosignaler samtidigt. Deras frekvenser kan variera beroende på överföringen på långa, medelstora, korta, ultrashorta vågor och tv-band. Mellan tiden finns det amatör-, regerings-, kommersiella, marina och andra stationer. Amplituden hos signalerna som appliceras på antenningångarna hos mottagaren sträcker sig från mindre än 1 μV till många millivolt. Amatörradiokontakter förekommer i nivå med flera mikrovolt. Syftet med amatörmottagaren är dubbelt: att välja, förstärka och demodulera den önskade radiosignalen och utse alla andra. Mottagare för radioamatörer är tillgängliga både separat och som en del av sändtagaren.

Mottagarnas huvudkomponenter

Amatörradiomottagare ska kunna ta emot extremt svaga signaler, skilja dem från ljud och kraftfulla stationer som alltid finns i luften. Samtidigt behöver de tillräcklig stabilitet för deras inneslutning och demodulering. I allmänhet beror radioens prestanda (och pris) på känsligheten, selektiviteten och stabiliteten. Det finns andra faktorer relaterade till enhetens prestandaegenskaper. Dessa inkluderar frekvens täckning och läsning, demodulering eller detektering lägen för DV, CB, HF, VHF radio, kraven kraven. Även om mottagarna varierar i komplexitet och prestanda, stöder de alla fyra grundläggande funktioner: mottagning, selektivitet, demodulering och uppspelning. Vissa inkluderar även förstärkare för att öka signalnivån till acceptabla värden.

mottagning

Detta är förmågan hos mottagaren att bearbeta svaga signaler samlade av antennen. För en radiomottagare är denna funktion främst relaterad till känslighet. De flesta modeller har flera amplitudkaskader som är nödvändiga för att öka effekten av signaler från mikrovolt till volts. Således kan mottagarens totala vinst nå omkring en miljon till en.

Det är användbart för nybörjare att veta att mottagarens känslighet påverkas av det elektriska bruset som genereras i antennkretsarna och själva enheten, speciellt i ingångs- och radiofrekvensmodulerna. De uppstår när termisk excitation av ledarmolekylerna och i komponenterna i förstärkaren, såsom transistorer och rör. I allmänhet är det elektriska bruset oberoende av frekvens och ökar med temperatur och bandbredd.

Vilken störning som helst i mottagarens antennterminaler förstärks tillsammans med den mottagna signalen. Sålunda finns mottagarens känslighetsgräns. De flesta moderna modeller möjliggör 1 μV eller mindre. Många specifikationer definierar denna egenskap i mikrovolt för 10 dB. Exempelvis innebär en känslighet av 0,5 μV för 10 dB att amplituden för bruset som alstras i mottagaren är ungefär 10 dB under 0,5 μV-signalen. Med andra ord är mottagarens interferensnivå ungefär 0,16 μV. Vilken signal som helst under detta värde överlappas av dem och kommer inte att höras i dynamiken.

Vid frekvenser upp till 20-30 MHz är externt brus (atmosfärisk och antropogen) vanligtvis mycket högre än internt ljud. De flesta mottagare har tillräcklig känslighet för signalbehandling i detta frekvensområde.

selektivitet

Detta är förmågan hos mottagaren att ställa in den önskade signalen och avvisa oönskade signaler. Mottagarna använder högkvalitativa LC-filter för att bara passera ett smalt frekvensband. Således är mottagarens bandbredd viktig för att eliminera oönskade signaler. Selektiviteten hos många DV-mottagare är av storleksordningen flera hundra hertz. Detta är tillräckligt för att filtrera bort de flesta signalerna nära driftsfrekvensen. Alla amatörradiomottagare för HF- och SW-band bör ha en selektivitet på cirka 2500 Hz för mottagning av amatörröst. Många mottagare och transceivers DV / KV använd switchfilter för att säkerställa optimal mottagning av vilken typ av signal som helst.

Demodulation eller detektion

Detta är processen att dela upp LF-komponenten (ljud) från den inkommande modulerade bärarsignalen. I demoduleringskretsarna används transistorer eller lampor. De två vanligaste typerna av detektorer som används i HF-mottagare är en diod för DV och CB och en idealisk mixer för DV eller HF.

uppspelning

Den slutliga mottagningsprocessen är omvandlingen av den detekterade signalen till en ljudsignal för matning till en högtalare eller hörlurar. Vanligtvis används en kaskad med en hög koefficient för att förstärka den svaga effekten från detektorn. Audio-förstärkarutgången matas sedan till högtalaren eller hörlurarna för uppspelning.

De flesta radio amatörmottagare har en intern högtalare och en uttag för hörlurar. En enkel enstegs ljudförstärkare är lämplig för att arbeta med hörlurar. En högtalare kräver vanligen en 2 eller 3-stegs ljudförstärkare.

Enkel mottagare

De första mottagarna för radioamatörer var de enklaste enheterna, som bestod av en oscillerande krets, en kristalldetektor och hörlurar. De kunde bara ta emot lokala radiostationer. Kristalldetektorn kan emellertid inte demodulera signalerna från DV eller KV på rätt sätt. Dessutom är känsligheten och selektiviteten hos ett sådant system inte tillräckligt för amatörradioarbete. Du kan öka dem genom att lägga till en ljudförstärkare till detektorns utgång.

Radiomottagare direktförstärkning

Känslighet och selektivitet kan förbättras genom tillsats av en eller flera kaskader. Denna typ av enhet kallas en direkt förstärkare mottagare. Många kommersiella CB-mottagare från 20-talet och 30-talet. Användes ett sådant system. Några av dem hade 2-4 steg i förstärkning för att erhålla den önskade känsligheten och selektiviteten.

Direkt omvandlingsmottagare

Detta är ett enkelt och populärt sätt att ta emot DV och KV. Ingångssignalen matas till detektorn tillsammans med RF från generatorn. Frekvensen hos den senare är något högre (eller lägre) än den första, så att man kan få ett slag. Om ingången till exempel är 7155,0 kHz och RF-generatorn är inställd på 7155,4 kHz, skapas en 400 Hz ljudsignal genom att blanda i detektorn. Den senare kommer in i förstärkaren på hög nivå genom ett mycket smalt ljudfilter. Selektivitet i denna typ av mottagare uppnås med hjälp av oscillerande LC-kretsar framför detektorn och ett ljudfilter mellan detektorn och ljudförstärkaren.

superheterodyn

Utvecklat i början av 1930-talet med målet att eliminera de flesta problem som uppstått av tidiga typer av radio amatörmottagare. Idag används superheterodynamottagaren i nästan alla typer av radiokommunikationstjänster, däribland radioamatör, kommersiell, samt för amplitud- och frekvensmodulering och tv. Huvudskillnaden från direktförstärkningsmottagare är omvandlingen av den inkommande RF-signalen till en mellanliggande RF-signal.

RF förstärkare

Innehåller LC-kretsar som ger viss selektivitet och begränsad förstärkning vid önskad frekvens. RF-förstärkaren ger också ytterligare två fördelar i superheterodyne-mottagaren. För det första isolerar man mixerns kaskader och den lokala oscillatorn från antennkretsen. För en radiomottagare är fördelen att oönskade signaler dämpas, vars frekvens är dubbelt så hög som krävs.

generator

Det är nödvändigt att skapa en sinusformad signal med en konstant amplitud, vars frekvens skiljer sig från den inkommande bäraren med en mängd som är lika med IF. Oscillatorn alstrar svängningar vars frekvens kan vara antingen högre eller lägre än bäraren. Detta val bestäms av bandbredden och kraven för inställning av RF. De flesta av dessa noder i CB-mottagarna och det lägre utbudet av amatör-VHF-mottagare alstrar en frekvens över den ingående bäraren.

bländare

Syftet med denna enhet är att omvandla frekvensen för den inkommande bärsignalen till frekvensen för IF-förstärkaren. Blandaren matar ut 4 huvudutgångssignaler från 2 ingångssignaler: f1, f2, f1 + f2, f1 -f2. I superheterodynamottagaren används endast antingen deras summa eller skillnaden. De andra kan orsaka störningar om inga korrekta åtgärder vidtas.

IF-förstärkare

Egenskaperna hos IF-förstärkaren i superheterodynamottagaren beskrivs bäst med avseende på förstärkningsfaktorn och selektiviteten. Generellt sett bestäms dessa parametrar av IF-förstärkaren. Selektiviteten hos IF-förstärkaren bör vara lika med bandbredden för den inkommande modulerade RF-signalen. Om den är större, hoppas någon närliggande frekvens över och orsakar störningar. Å andra sidan, om selektiviteten är för smal, kommer vissa sidband att avbrytas. Detta resulterar i tydlig förlust när du spelar upp ljudet med en högtalare eller hörlurar.

Den kortvågiga mottagarens optimala bandbredd är 2300-2500 Hz. Även om vissa av de högre sidband som hör samman med talssignaler går över 2500 Hz, påverkar deras förlust inte signifikant ljudet eller informationen som sänds av operatören. Selektiviteten på 400-500 Hz är tillräcklig för driften av DV. Detta smala band hjälper till att avvisa någon närliggande frekvenssignal som kan störa mottagningen. I amatörradiomottagare, vars pris är högre, används 2 eller flera IF-amplifieringssteg med det tidigare högt selektiva kristallina eller mekaniska filtret. Med detta arrangemang används LC-kretsar och IF-omvandlare mellan enheterna.

Valet av mellanfrekvensen bestäms av flera faktorer, vilka innefattar: amplifiering, selektivitet och signalundertryckning. För lågfrekventa band (80 och 40 m) är IF som används i många moderna radio amatörmottagare 455 kHz. IF-förstärkarna kan ge en utmärkt förstärkning och selektivitet på 400-2500 Hz.

Detektorer och slaggeneratorer

Detektion eller demodulering definieras som processen att separera ljudkomponenterna från den modulerade bärarsignalen. Detektorerna i superheterodynamottagare kallas också sekundära, och det primära är mixeraggregatet.

Automatisk förstärkningskontroll

Syftet med AGC-noden är att upprätthålla en konstant nivå av utsignalen, trots förändringarna i ingångssignalen. Radiovågor som förökar sig genom jonosfären försvagas, förstärks sedan på grund av ett fenomen som kallas fading. Detta leder till en förändring i mottagningsnivån vid antenningångarna över ett brett spektrum av värden. Eftersom spänningen hos den rektifierade signalen i detektorn är proportionell mot amplituden hos den mottagna signalen, kan en del av den användas för att styra förstärkningen. För mottagare som använder rör eller npn transistorer vid noderna som föregår detektorn, appliceras en negativ spänning för att minska CW. Förstärkare och blandare som använder pnp-transistorer kräver positiv spänning.

Vissa radio amatörmottagare, särskilt de bästa transistorerna, har en förstärkare med AGC för större kontroll över enhetens egenskaper. Automatisk justering kan ha olika tidskonstanter för signaler av olika slag. Tidskonstanten anger kontrollens varaktighet efter att sändningen avslutats. Till exempel, under intervallen mellan fraserna, återupptar HF-mottagaren genast den fulla förstärkningen, vilket kommer att orsaka en irriterande brusstörning.

Mätning av signalstyrka

Vissa mottagare och transceivers har en indikator som indikerar den relativa styrkan hos sändningen. Vanligtvis matas en del av den rektifierade IF-signalen från detektorn till en mikro- eller mellanammeter. Om mottagaren har en AGC-förstärkare kan denna nod också användas för att styra indikatorn. De flesta mätare kalibreras i S-enheter (1 till 9), vilket representerar ungefär 6-dB förändring i den mottagna signalkraften. Den genomsnittliga läsningen eller S-9 tjänar till att indikera en nivå av 50 μV. Den övre halvan av S-meterskalan är kalibrerad i decibel över S-9, vanligtvis upp till 60 dB. Det betyder att den mottagna signalstyrkan är 60 dB över 50 μV och är lika med 50 mV.

Indikatorn är sällan noggrann, eftersom många faktorer påverkar dess funktion. Det är dock mycket användbart vid bestämning av den relativa intensiteten hos inkommande signaler, såväl som när du kontrollerar eller stämmer mottagaren. I många transceivers betjänar indikatorn att visa status för enhetsfunktioner, såsom slutströmmen för RF-förstärkaren och RF-utgångseffekten.

Störningar och begränsningar

Det är användbart för nybörjare att veta att alla mottagare kan uppleva mottagningsproblem på grund av tre faktorer: yttre och interna störningar och störande signaler. Extern störning på HF, särskilt under 20 MHz, är mycket högre än internt ljud. Endast vid högre frekvenser är mottagarens noder ett hot mot extremt svaga signaler. Det mesta av bruset genereras i det första blocket, både i radiofrekvensförstärkaren och i mixerkaskaden. För att minska mottagarens interna störning till en miniminivå har mycket ansträngning utövats. Som ett resultat dök ljudkretsar och komponenter upp.

Extern störning kan orsaka problem vid mottagande av svaga signaler av två skäl. För det första kan den interferens som fångas av antennen maskera sändningen. Om den senare är nära eller under nivån på inkommande ljud är mottagningen nästan omöjlig. Vissa erfarna operatörer kan ta emot sändningar på DV även med stor störning, men röst- och andra amatörsignaler under dessa förhållanden är obegripliga.