Радиолюбителски приемник: Спецификации

Антената на любителския радиоприемник получава стотици и хиляди радиосигнали едновременно. Техните честоти могат да варират в зависимост от предаването на дълги, средни, къси, ултрависоки вълни и телевизионни ленти. Междувременно има аматьорски, правителствени, търговски, морски и други станции. Амплитудите на сигналите, приложени към входните антени на приемника, варират от по-малко от 1 μV до много миливолти. Аматьорските радиовръзки се появяват на нивото на няколко микроволта. Целта на любителския приемник е двойна: избиране, усилване и демодулиране на желания радиосигнал и пресяване на всички останали. Приемници за радиолюбители се предлагат както отделно, така и като част от трансивъра.

Основните компоненти на приемника

Аматьорските радиоприемници трябва да могат да приемат изключително слаби сигнали, да ги разделят от шума и мощните станции, които винаги се намират във въздуха. Същевременно, за ограничаването и демодулирането им е необходима достатъчна стабилност. Като цяло, производителността (и цената) на радиото зависи от неговата чувствителност, селективност и стабилност. Съществуват и други фактори, свързани с характеристиките на производителността на устройството. Те включват честотно покритие и четене, демодулация или режими на откриване на DV, CB, HF, VHF радиостанции, изисквания за мощност. Въпреки че приемниците се различават по сложност и производителност, всички поддържат четири основни функции: приемане, селективност, демодулация и възпроизвеждане. Някои също така включват усилватели, за да увеличат нивото на сигнала до приемливи стойности.

приемане

Това е способността на приемника да обработва слабите сигнали, събрани от антената. За радиоприемник тази функция е свързана главно с чувствителността. Повечето модели имат няколко каскада усилване, необходими за увеличаване на силата на сигналите от микроволта до волта. По този начин общата печалба на приемника може да достигне около един милион до един.

За началните потребители е полезно да знаят, че чувствителността на приемника е повлияна от електрическия шум, генериран в антенните вериги и самия уред, особено във входните и радиочестотните модули. Те възникват, когато молекулите на проводника са термично възбудени и в компонентите на усилвателя, като транзистори и тръби. По принцип електрическият шум е независим от честотата и се увеличава с температурата и честотната лента.

Всяка намеса, която се намира в антените на приемника, се усилва заедно с получения сигнал. По този начин има граница на чувствителност на приемника. Повечето модерни модели позволяват 1 μV или по-малко. Много спецификации определят тази характеристика в микроволта за 10 dB. Например, чувствителност от 0,5 μV за 10 dB означава, че амплитудата на шума, генериран в приемника, е приблизително 10 dB под сигнала от 0,5 μV. С други думи нивото на интерференция на приемника е около 0.16 μV. Всеки сигнал под тази стойност ще бъде припокрит от тях и няма да се чува в динамиката.

При честоти до 20-30 MHz външният шум (атмосферен и антропогенен) обикновено е много по-висок от вътрешния шум. Повечето приемници имат достатъчна чувствителност за обработка на сигнала в този честотен диапазон.

селективност

Това е способността на приемника да настрои желания сигнал и да отхвърли нежеланите сигнали. Приемниците използват висококачествени LC-филтри, за да преминават само тесни честоти. По този начин честотната лента на приемника е важна за елиминиране на нежеланите сигнали. Селективността на много DV приемници е от порядъка на няколкостотин херца. Това е достатъчно, за да се филтрират повечето сигнали, близки до работната честота. Всички любителски радиоприемници KV- и SV-ленти трябва да имат селективност от около 2500 Hz за аматьорско гласово приемане. Много приемници и приемо-предаватели DV / KV използват филтърни превключватели, за да осигурят оптимално приемане на всеки тип сигнал.

Демодулация или откриване

Това е процесът на разделяне на компонента LF (звук) от входящия модулиран носещ сигнал. Във веригите на демодулация се използват транзистори или лампи. Двата най-често срещани типа детектори, използвани в приемниците за високочестотни сигнали, са диод за DV и CB и идеален миксер за DV или KV.

възпроизвеждане

Крайният процес на приемане е преобразуването на детектирания сигнал в аудио сигнал за захранване на високоговорител или слушалки. Обикновено се използва каскада с висок коефициент за усилване на слабата мощност от детектора. След това изходът на аудио усилвателя се подава към високоговорителя или слушалките за възпроизвеждане.

Повечето радио аматьорски приемници имат вътрешен високоговорител и изходящ жак за слушалки. Един прост едностепенен аудио усилвател е подходящ за работа със слушалки. Обикновеният говорител обикновено изисква усилвател с 2 или 3 стъпки.

Прости приемници

Първите приемници за радиолюбители бяха най-простите устройства, които се състоеха от осцилираща верига, детектор на кристали и слушалки. Те биха могли да получават само местни радиостанции. Кристалният детектор обаче не може да демодулира правилно сигналите на DV или KV. В допълнение, чувствителността и селективността на такава схема не са достатъчни за аматьорско радио. Можете да ги увеличите, като добавите аудио усилвател към изхода на детектора.

Усилване на радиоприемника

Чувствителността и селективността могат да бъдат подобрени чрез добавяне на една или повече каскади. Този тип устройство се нарича приемник с директна печалба. Много търговски CB приемници от 20-те и 30-те. използва такава схема. Някои от тях са имали 2-4 стадия на усилване, за да се получи необходимата чувствителност и селективност.

Пряк приемник за конверсия

Това е прост и популярен подход за получаване на DV и KV. Входният сигнал се подава към детектора заедно с RF от генератора. Честотата на последното е малко по-висока (или по-ниска) от първата, така че човек може да получи ритъм. Например, ако входът е 7155.0 kHz и RF генераторът е настроен на 7155.4 kHz, в детектора се създава звуков сигнал от 400 Hz чрез смесване. Последният влиза в усилвателя на високо ниво чрез много тесен звуков филтър. Селективността при този тип приемник се постига чрез осцилиращи LC-вериги пред детектора и звуков филтър между детектора и аудио усилвателя.

суперхетеродинен радиоприемник

Разработена е в началото на 30-те години на миналия век с цел да се елиминират повечето от проблемите, срещани от ранните видове радио-аматьорски приемници. Днес суперхетеродинният приемник се използва в почти всички видове радиокомуникационни услуги, включително радиолюбителски, търговски, както и за амплитудна и честотна модулация и телевизия. Основната разлика от директните приемници за усилване е превръщането на входящия RF сигнал в междинен RF сигнал.

RF усилвател

Съберете LC-схеми, които осигуряват известна селективност и ограничена печалба при необходимата честота. RF усилвателят също така осигурява две допълнителни предимства в суперхетеродиновия приемник. Първо, той изолира миксера и местните осцилаторни каскади от антенната схема. За радиоприемник, предимството е, че нежеланите сигнали са атенюирани, чиято честота е два пъти по-голяма, колкото е необходимо.

генератор

Необходимо е да се създаде синусоидален сигнал с постоянна амплитуда, чиято честота се различава от входящия носител с количество, равно на IF. Осцилаторът генерира колебания, чиято честота може да бъде по-висока или по-ниска от тази на превозвача. Този избор се определя от честотната лента и изискванията за настройка на RF. Повечето от тези възли в CB приемниците и долната лента на любителски VHF приемници генерират честота над входния носител.

миксер

Целта на този блок е честотно преобразуване входящият сигнал на носещото устройство към честотата на IF усилвателя. Смесителят извежда 4 основни изходни сигнали от 2 входа: f₁, е₂, е₁+е₂, е₁-е₂. В суперхетеродиновия приемник се използва само сумата или разликата. Другите могат да причинят смущения, ако не се предприемат подходящи мерки.

IF усилвател

Характеристики на IF усилвателя в суперхетеродинов приемник са най-добре описани по отношение на печалба (CG) и селективност. Обикновено тези параметри се определят от IF усилвателя. Селективността на IF усилвателя трябва да бъде равна на честотната лента на входящия модулиран RF сигнал. Ако е по-голяма, тогава всяка съседна честота се прескача и причинява смущения. От друга страна, ако селективността е твърде тясна, някои странични ленти ще бъдат отрязани. Това води до загуба на яснота при възпроизвеждане на звук с високоговорител или слушалки.

Оптималната честотна лента на приемника с къси вълни е 2300-2500 Hz. Въпреки че някои от по-високите странични ленти, свързани с говорни сигнали, са извън обхвата 2500 Hz, тяхната загуба не оказва съществено влияние върху звука или информацията, предадени от оператора. Селективността на 400-500 Hz е достатъчна за работата на DV. Тази тясна лента помага да се отхвърли сигнал от съседната честота, който може да попречи на приемането. При аматьорски радиоприемници, чиято цена е по-висока, се използват 2 или повече етапа на IF усилване с предишния високоселективен кристален или механичен филтър. С тази схема се използват LC схеми и IF преобразуватели между устройствата.

Изборът на междинната честота се определя от няколко фактора, които включват: усилване, селективност и подтискане на сигнала. За нискочестотни ленти (80 и 40 м) IF използван в много модерни радиолюбителски приемници е 455 kHz. Усилвателите IF могат да осигурят отлична печалба и селективност от 400-2500 Hz.

Детектори и генератори

Откриването или демодулирането се дефинира като процес на разделяне на аудио компонентите от модулирания носещ сигнал. Детекторите в приемниците за супертеротини също се наричат ​​вторични, а основният е смесителният възел.

Автоматично управление на печалбата

Целта на устройството AGC е да поддържа постоянно ниво на изходния сигнал, независимо от промените във входния сигнал. Радио вълните, разпространяващи се през йоносферата, се отслабват, а след това се усилват поради явление, известно като избледняване. Това води до промяна в нивото на приемане на входовете на антената в широк диапазон от стойности. Тъй като напрежението на ректифицирания сигнал в детектора е пропорционално на амплитудата на получения сигнал, част от него може да се използва за управление на усилването. За приемници, използващи тръбни или npn транзистори в възлите, предхождащи детектора, се прилага отрицателно напрежение за намаляване на CW. Усилвателите и миксерите, използващи PNP-транзистори, изискват положително напрежение.

Някои радио аматьорски приемници, особено най-добрите транзистори, имат усилвател с AGC за по-голям контрол върху характеристиките на устройството. Автоматичното настройване може да има различни времеви константи за сигнали от различни типове. Константата на времето определя продължителността на контрола след прекратяването на излъчването. Например, по време на интервалите между фразите, приемникът на високочестотния спектър незабавно възобновява пълното усилване, което ще доведе до досаден шум.

Измерване на силата на сигнала

В някои приемници и приемо-предаватели е предвиден индикатор, показващ относителната сила на излъчването. Обикновено част от поправения IF сигнал от детектора се подава към микро- или милиамметър. Ако приемникът има AGC усилвател, то този възел може да се използва и за управление на индикатора. Повечето измервателни уреди са калибрирани в S-модули (от 1 до 9), които представляват приблизително 6-dB промяна в силата на приетия сигнал. Средното показание или S-9 служи за индикация на ниво от 50 μV. Горната половина на S-метъра е калибрирана в децибели над S-9, обикновено до 60 dB. Това означава, че получената сила на сигнала е 60 dB над 50 μV и е равна на 50 mV.

Индикаторът рядко е точен, тъй като много от факторите оказват влияние върху неговата работа. Това обаче е много полезно при определяне на относителния интензитет на входящите сигнали, както и при проверката или настройването на приемника. При много приемо-предаватели индикаторът служи за показване на състоянието на функциите на устройството, като крайния ток на RF усилвателя и RF изходната мощност.

Смущения и ограничения

За начинаещите е полезно да знаят, че всеки приемник може да изпитва трудности при приемането поради три фактора: външен и вътрешен шум и смущаващи сигнали. Външното смущение при HF, особено под 20 MHz, е много по-високо от вътрешния шум. Само при по-високи честоти приемните възли представляват заплаха за изключително слабите сигнали. По-голямата част от шума се генерира в първия блок, както в радиочестотния усилвател, така и в каскадата на миксера. За да се намали вътрешната намеса на приемника до минимално ниво, бяха приложени много усилия. В резултат на това се появиха схеми и компоненти с нисък шум.

Външните смущения могат да причинят проблеми при получаване на слаби сигнали по две причини. Първо, интерференцията, повлияна от антената, може да маскира излъчването. Ако последният е близо или под нивото на входящия шум, приемането е почти невъзможно. Някои опитни оператори могат да получат излъчвания на DV дори при големи смущения, но гласът и други аматьорски сигнали при тези условия са неразбираеми.