En amatörradioantenn tar emot hundratals och tusentals radiosignaler samtidigt. Deras frekvenser kan variera beroende på sändningen på långa, medelstora, korta, ultrakorta vågor och TV-band. Amatör-, regerings-, kommersiella, maritima och andra stationer fungerar däremellan. Amplituden för signalerna som appliceras på mottagarens antenningångar varierar från mindre än 1 μV till många millivolt. Amatörradiokontakter uppstår vid nivåer i storleksordningen några mikrovolt. Syftet med en amatörmottagare är dubbelt: att välja, förstärka och demodulera den önskade radiosignalen och filtrera bort alla andra. Mottagare för radioamatörer finns både separat och som en del av transceivern.
Huvudkomponenter i mottagaren
Ham-radiomottagare måste kunna ta upp extremt svaga signaler och skilja dem från bruset och kraftfulla stationer som alltid är i luften. Samtidigt är tillräcklig stabilitet nödvändig för deras retention och demodulering. Generellt sett beror prestandan (och priset) för en radiomottagare på dess känslighet, selektivitet och stabilitet. Det finns andra faktorer relaterade till driftenenhetens egenskaper. Dessa inkluderar frekvenstäckning och avläsning, demodulering eller detekteringslägen för LW, MW, HF, VHF-radio, effektkrav. Även om mottagare varierar i komplexitet och prestanda, stöder de alla fyra grundläggande funktioner: mottagning, selektivitet, demodulering och uppspelning. Vissa inkluderar även förstärkare för att öka signalen till acceptabla nivåer.
Reception
Detta är mottagarens förmåga att hantera de svaga signaler som tas upp av antennen. För en radiomottagare är denna funktion i första hand relaterad till känslighet. De flesta modeller har flera steg av förstärkning som behövs för att öka signaleffekten från mikrovolt till volt. Således kan den totala mottagarvinsten vara i storleksordningen en miljon till en.
Det är användbart för nybörjare radioamatörer att veta att mottagarens känslighet påverkas av elektriskt brus som genereras i antennkretsarna och själva enheten, särskilt i ingångs- och RF-modulerna. De uppstår från termisk excitation av ledarmolekyler och i förstärkarkomponenter som transistorer och rör. I allmänhet är elektriskt brus frekvensoberoende och ökar med temperatur och bandbredd.
Alla störningar på mottagarens antennterminaler förstärks tillsammans med den mottagna signalen. Det finns alltså en gräns för mottagarens känslighet. De flesta moderna modeller låter dig ta 1 mikrovolt eller mindre. Många specifikationer definierar denna egenskap imikrovolt för 10 dB. Till exempel innebär en känslighet på 0,5 µV för 10 dB att amplituden för bruset som genereras i mottagaren är cirka 10 dB lägre än 0,5 µV-signalen. Mottagarens brusnivå är med andra ord cirka 0,16 μV. Alla signaler under detta värde kommer att täckas av dem och kommer inte att höras i högtalaren.
Vid frekvenser upp till 20-30 MHz är externt brus (atmosfäriskt och antropogent) vanligtvis mycket högre än internt brus. De flesta mottagare är tillräckligt känsliga för att bearbeta signaler inom detta frekvensområde.
Selektivitet
Detta är mottagarens förmåga att ställa in den önskade signalen och avvisa oönskade. Mottagarna använder högkvalitativa LC-filter för att bara passera ett sm alt band av frekvenser. Mottagarens bandbredd är således väsentlig för att eliminera oönskade signaler. Selektiviteten för många DV-mottagare är i storleksordningen flera hundra hertz. Detta räcker för att filtrera bort de flesta signaler nära driftsfrekvensen. Alla HF- och MW-amatörradiomottagare måste ha en selektivitet på cirka 2500 Hz för amatörröstmottagning. Många LW/HF-mottagare och transceivrar använder omkopplingsbara filter för att säkerställa optimal mottagning av alla typer av signaler.
Demodulering eller detektering
Detta är processen för att separera lågfrekvenskomponenten (ljudet) från den inkommande modulerade bärvågssignalen. Demodulationskretsar använder transistorer eller rör. De två vanligaste typerna av detektorer som används i RFmottagare, är en diod för LW och MW och en idealisk mixer för LW eller HF.
Uppspelning
Den sista mottagningsprocessen konverterar den detekterade signalen till ljud som ska matas till högtalaren eller hörlurarna. Vanligtvis används ett högförstärkningssteg för att förstärka den svaga detektorutgången. Utsignalen från ljudförstärkaren matas sedan till en högtalare eller hörlurar för uppspelning.
De flesta skinkradioapparater har en intern högtalare och ett uttag för hörlurar. En enkel enstegs ljudförstärkare lämplig för hörlurshantering. Högtalaren kräver vanligtvis en 2- eller 3-stegs ljudförstärkare.
Enkla 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. En kristalldetektor kan emellertid inte korrekt demodulera LW- eller SW-signaler. Dessutom är känsligheten och selektiviteten för ett sådant system otillräcklig för amatörradioarbete. Du kan öka dem genom att lägga till en ljudförstärkare till utgången på detektorn.
Direktförstärkt radio
Känslighet och selektivitet kan förbättras genom att lägga till ett eller flera steg. Denna typ av enhet kallas en direktförstärkningsmottagare. Många kommersiella CB-mottagare från 20- och 30-talen använde detta schema. Några av dem hade 2-4 stadier av förstärkning att fåerforderlig känslighet och selektivitet.
Direktkonverteringsmottagare
Detta är ett enkelt och populärt sätt att ta LW och HF. Insignalen matas till detektorn tillsammans med RF från generatorn. Frekvensen för den senare är något högre (eller lägre) än den förra, så att ett slag kan erhållas. Till exempel, om ingången är 7155,0 kHz och RF-oscillatorn är inställd på 7155,4 kHz, producerar blandning i detektorn en 400 Hz ljudsignal. Den senare kommer in i högnivåförstärkaren genom ett mycket sm alt ljudfilter. Selektivitet i denna typ av mottagare uppnås genom att använda oscillerande LC-kretsar framför detektorn och ett ljudfilter mellan detektorn och ljudförstärkaren.
Superheterodyne
Utformad i början av 1930-talet för att eliminera de flesta problem som tidiga typer av amatörradiomottagare möter. Idag används superheterodyne-mottagaren i praktiskt taget alla typer av radiotjänster, inklusive amatörradio, reklam, AM, FM och TV. Huvudskillnaden från direktförstärkningsmottagare är omvandlingen av den inkommande RF-signalen till mellansignal (IF).
HF-förstärkare
Innehåller LC-kretsar som ger viss selektivitet och begränsad förstärkning vid önskad frekvens. RF-förstärkaren ger också två ytterligare fördelar i en superheterodynmottagare. Först isolerar den mixer- och lokaloscillatorstegen från antennslingan. För en radiomottagare är fördelen att den är dämpadoönskade signaler två gånger den önskade frekvensen.
Generator
Behövs för att producera en sinusvåg med konstant amplitud vars frekvens skiljer sig från den inkommande bärvågen med ett belopp som är lika med IF. Generatorn skapar svängningar, vars frekvens kan vara antingen högre eller lägre än bärvågen. Detta val bestäms av kraven på bandbredd och RF-avstämning. De flesta av dessa noder i MW-mottagare och lågbandsamatör-VHF-mottagare genererar en frekvens över ingångsbärvågen.
Mixer
Syftet med detta block är att omvandla frekvensen för den inkommande bärvågssignalen till frekvensen för IF-förstärkaren. Mixern matar ut 4 huvudutgångar från 2 ingångar: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. I en superheterodynmottagare används endast antingen deras summa eller skillnad. Andra kan orsaka störningar om inte lämpliga åtgärder vidtas.
IF-förstärkare
Prestandan hos en IF-förstärkare i en superheterodynmottagare beskrivs bäst i termer av förstärkning (GA) och selektivitet. Generellt sett bestäms dessa parametrar av IF-förstärkaren. IF-förstärkarens selektivitet måste vara lika med bandbredden för den inkommande modulerade RF-signalen. Om den är större, hoppas alla intilliggande frekvenser över och orsakar störningar. Å andra sidan, om selektiviteten är för snäv, kommer vissa sidband att klippas. Detta resulterar i en förlust av klarhet när ljud spelas upp genom högtalaren eller hörlurarna.
Den optimala bandbredden för en kortvågsmottagare är 2300–2500 Hz. Även om vissa av de högre sidobanden som är associerade med tal sträcker sig över 2500 Hz, påverkar deras förlust inte nämnvärt ljudet eller informationen som förmedlas av operatören. Selektiviteten på 400–500 Hz är tillräcklig för driften av DW. Denna smala bandbredd hjälper till att avvisa alla intilliggande frekvenssignaler som kan störa mottagningen. Högre prissatta amatörradioer använder 2 eller fler IF-förstärkningssteg som föregås av ett mycket selektivt kristall- eller mekaniskt filter. Den här layouten använder LC-kretsar och IF-omvandlare mellan block.
Valet av mellanfrekvens bestäms av flera faktorer, som inkluderar: förstärkning, selektivitet och signalundertryckning. För lågfrekvensbanden (80 och 40 m) är IF som används i många moderna amatörradiomottagare 455 kHz. IF-förstärkare kan ge utmärkt förstärkning och selektivitet från 400-2500 Hz.
Detektorer och beatgeneratorer
Detektion, eller demodulering, definieras som processen att separera ljudfrekvenskomponenter från en modulerad bärvågssignal. Detektorerna i superheterodynmottagare kallas också sekundära, och den primära är mixerenheten.
Auto Gain Control
Syftet med AGC-noden är att upprätthålla en konstant utgångsnivå trots ändringar i ingången. Radiovågor som utbreder sig genom jonosfärendämpas och intensifieras på grund av ett fenomen som kallas blekning. Detta leder till en förändring av mottagningsnivån vid antenningångarna i ett brett spektrum av värden. Eftersom spänningen för den likriktade signalen i detektorn är proportionell mot den mottagnas amplitud, kan en del av den användas för att styra förstärkningen. För mottagare som använder rör- eller NPN-transistorer i noderna som föregår detektorn, appliceras en negativ spänning för att minska förstärkningen. Förstärkare och mixers som använder PNP-transistorer kräver en positiv spänning.
Vissa skinkaradioapparater, särskilt de bättre transistoriserade, har en AGC-förstärkare för mer kontroll över enhetens prestanda. Automatisk justering kan ha olika tidskonstanter för olika sign altyper. Tidskonstanten anger varaktigheten av kontrollen efter att sändningen avslutats. Till exempel, under intervallen mellan fraserna, kommer HF-mottagaren omedelbart att återuppta full förstärkning, vilket kommer att orsaka ett irriterande brus.
Mätning av signalstyrka
Vissa mottagare och transceivrar har en indikator som indikerar sändningens relativa styrka. Typiskt tillförs en del av den likriktade IF-signalen från detektorn till en mikro- eller milliammeter. Om mottagaren har en AGC-förstärkare kan denna nod också användas för att styra indikatorn. De flesta mätare är kalibrerade i S-enheter (1 till 9), som representerar ungefär 6 dB förändring i mottagen signalstyrka. Mittavläsningen eller S-9 används för att indikera nivån på 50 µV. Övre halva skalanS-mätaren är kalibrerad i decibel över S-9, vanligtvis upp till 60 dB. Detta betyder att den mottagna signalstyrkan är 60 dB högre än 50 µV och är lika med 50 mV.
Indikatorn är sällan korrekt eftersom många faktorer påverkar dess prestanda. Det är dock mycket användbart när man bestämmer den relativa intensiteten för inkommande signaler och när man kontrollerar eller ställer in mottagaren. I många sändtagare används lysdioden för att visa status för enhetsfunktioner som RF-förstärkarens utström och RF-utgångseffekten.
Störningar och begränsningar
Det är bra för nybörjare att veta att alla mottagare kan uppleva mottagningssvårigheter på grund av tre faktorer: externt och internt brus och störande signaler. Extern RF-störning, särskilt under 20 MHz, är mycket högre än intern störning. Det är bara vid högre frekvenser som mottagarnoderna utgör ett hot mot extremt svaga signaler. Det mesta av bruset genereras i det första blocket, både i RF-förstärkaren och i mixersteget. Mycket ansträngning har gjorts för att reducera interna mottagarstörningar till en miniminivå. Resultatet är lågbruskretsar och komponenter.
Extern störning kan orsaka problem vid mottagning av svaga signaler av två anledningar. För det första kan störningar som tas upp av antennen maskera sändningen. Om den senare är nära eller under den inkommande ljudnivån är mottagning nästan omöjlig. Vissa erfarna operatörer kan ta emot sändningar på LW även med kraftiga störningar, men rösten och andra amatörsignaler är obegripliga under dessa förhållanden.
