Amatööriradioantenni vastaanottaa satoja ja tuhansia radiosignaaleja samanaikaisesti. Niiden taajuudet voivat vaihdella pitkien, keskipitkien, lyhyiden, ultralyhyiden a altojen ja televisiotaajuuksien lähetyksestä riippuen. Amatööri-, v altion-, kaupalliset, merenkulku- ja muut asemat toimivat välissä. Vastaanottimen antennituloihin syötettyjen signaalien amplitudit vaihtelevat alle 1 μV:sta useisiin millivoltteihin. Amatööriradiokontakteja esiintyy muutaman mikrovoltin luokkaa. Amatöörivastaanottimella on kaksi tarkoitusta: valita, vahvistaa ja demoduloida haluttu radiosignaali sekä suodattaa pois kaikki muut. Radioamatööreille tarkoitettuja vastaanottimia on saatavana sekä erikseen että osana lähetin-vastaanotinta.
Vastaanottimen pääkomponentit
Ham-radiovastaanottimien on kyettävä vastaanottamaan erittäin heikkoja signaaleja erottaen ne melusta ja aina lähetyksessä olevista tehokkaista asemista. Samalla niiden säilyttäminen ja demodulaatio edellyttävät riittävää vakautta. Yleisesti ottaen radiovastaanottimen suorituskyky (ja hinta) riippuu sen herkkyydestä, selektiivisyydestä ja vakaudesta. On muitakin toimintaan liittyviä tekijöitälaitteen ominaisuudet. Näitä ovat taajuuden peitto- ja luku-, demodulaatio- tai tunnistustilat LW-, MW-, HF-, VHF-radioille, tehovaatimukset. Vaikka vastaanottimien monimutkaisuus ja suorituskyky vaihtelevat, ne kaikki tukevat neljää perustoimintoa: vastaanottoa, selektiivisyyttä, demodulointia ja toistoa. Jotkut sisältävät myös vahvistimia signaalin tehostamiseksi hyväksyttävälle tasolle.
Vastaanotto
Tämä on vastaanottimen kyky käsitellä antennin poimimia heikkoja signaaleja. Radiovastaanottimessa tämä toiminto liittyy ensisijaisesti herkkyyteen. Useimmissa malleissa on useita vahvistusvaiheita, joita tarvitaan signaalitehon lisäämiseksi mikrovolteista voltteiksi. Siten vastaanottimen kokonaisvahvistus voi olla suuruusluokkaa miljoonasta yhteen.
Aloitteleville radioamatööreille on hyödyllistä tietää, että antennipiireissä ja itse laitteessa, erityisesti tulo- ja RF-moduuleissa, syntyvä sähköinen kohina vaikuttaa vastaanottimen herkkyyteen. Ne syntyvät johdinmolekyylien lämpövirityksestä ja vahvistimen komponenteista, kuten transistoreista ja putkista. Yleensä sähköinen kohina on taajuudesta riippumatonta ja lisääntyy lämpötilan ja kaistanleveyden myötä.
Kaikki vastaanottimen antenniliittimissä esiintyvät häiriöt vahvistuvat vastaanotetun signaalin mukana. Siten vastaanottimen herkkyydellä on raja. Useimmat nykyaikaiset mallit antavat sinun ottaa 1 mikrovoltin tai vähemmän. Monet tekniset tiedot määrittelevät tämän ominaisuudenmikrovolttia 10 dB:lle. Esimerkiksi herkkyys 0,5 µV 10 dB:lle tarkoittaa, että vastaanottimessa syntyvän kohinan amplitudi on noin 10 dB pienempi kuin 0,5 µV signaali. Toisin sanoen vastaanottimen melutaso on noin 0,16 μV. Ne peittävät kaikki tämän arvon alittavat signaalit, eivätkä ne kuulu kaiuttimesta.
Taajuuksilla 20-30 MHz asti ulkoinen kohina (ilmakehän ja ihmisen aiheuttama) on yleensä paljon suurempi kuin sisäinen kohina. Useimmat vastaanottimet ovat riittävän herkkiä käsittelemään signaaleja tällä taajuusalueella.
Valikointi
Tämä on vastaanottimen kyky virittää haluttu signaali ja hylätä ei-toivotut signaalit. Vastaanottimet käyttävät korkealaatuisia LC-suodattimia läpäisemään vain kapeaa taajuuskaistaa. Siten vastaanottimen kaistanleveys on välttämätöntä ei-toivottujen signaalien poistamiseksi. Monien DV-vastaanottimien selektiivisyys on useiden satojen hertsien luokkaa. Tämä riittää suodattamaan useimmat signaalit lähellä toimintataajuutta. Kaikkien HF- ja MW-amatööriradiovastaanottimien selektiivisyyden tulee olla noin 2500 Hz amatööriäänen vastaanottoa varten. Monet LW/HF-vastaanottimet ja lähetin-vastaanottimet käyttävät kytkettäviä suodattimia varmistaakseen kaikentyyppisten signaalien optimaalisen vastaanoton.
Demodulointi tai tunnistus
Tämä on prosessi, jossa matalataajuinen komponentti (ääni) erotetaan tulevasta moduloidusta kantoa altosignaalista. Demodulaatiopiirit käyttävät transistoreita tai putkia. Kaksi yleisintä RF-ilmaisintyyppiävastaanottimet, on diodi LW:lle ja MW:lle ja ihanteellinen mikseri LW:lle tai HF:lle.
Toisto
Viimeinen vastaanottoprosessi on muuntaa havaittu signaali ääneksi, joka syötetään kaiuttimeen tai kuulokkeisiin. Tyypillisesti korkean vahvistuksen astetta käytetään vahvistamaan heikko ilmaisimen lähtö. Äänivahvistimen lähtö syötetään sitten kaiuttimeen tai kuulokkeisiin toistoa varten.
Useimmissa kinkkuradioissa on sisäinen kaiutin ja kuulokkeiden lähtöliitäntä. Yksinkertainen yksivaiheinen äänenvahvistin, joka soveltuu kuulokkeisiin. Kaiutin vaatii yleensä 2- tai 3-vaiheisen äänivahvistimen.
Yksinkertaiset vastaanottimet
Ensimmäiset radioamatöörien vastaanottimet olivat yksinkertaisimpia laitteita, jotka koostuivat värähtelevästä piiristä, kristallitunnistimesta ja kuulokkeista. He pystyivät vastaanottamaan vain paikallisia radioasemia. Kiteenilmaisin ei kuitenkaan pysty demoduloimaan LW- tai SW-signaaleja oikein. Lisäksi tällaisen järjestelmän herkkyys ja selektiivisyys on riittämätön radioamatöörityöhön. Voit lisätä niitä lisäämällä äänivahvistimen ilmaisimen lähtöön.
Suoravahvistettu radio
Herkkyyttä ja selektiivisyyttä voidaan parantaa lisäämällä yksi tai useampi vaihe. Tämän tyyppistä laitetta kutsutaan suoravahvistusvastaanottimeksi. Monet kaupalliset CB-vastaanottimet 20- ja 30-luvuilta käytti tätä kaavaa. Joillakin oli 2-4 vahvistusvaihetta hankittavanavaadittava herkkyys ja selektiivisyys.
Suora muunnosvastaanotin
Tämä on yksinkertainen ja suosittu tapa ottaa LW ja HF. Tulosignaali syötetään ilmaisimeen yhdessä RF:n kanssa generaattorista. Jälkimmäisen taajuus on hieman korkeampi (tai matalampi) kuin edellisen, joten lyönti voidaan saada. Esimerkiksi, jos tulo on 7155,0 kHz ja RF-oskillaattori on asetettu 7155,4 kHz:iin, ilmaisimen sekoittaminen tuottaa 400 Hz:n äänisignaalin. Jälkimmäinen tulee korkean tason vahvistimeen erittäin kapean äänisuodattimen kautta. Selektiivisyys tämän tyyppisissä vastaanottimissa saavutetaan käyttämällä värähteleviä LC-piirejä ilmaisimen edessä ja audiosuodatinta ilmaisimen ja äänivahvistimen välillä.
Superheterodyne
Suunniteltu 1930-luvun alussa poistamaan useimmat varhaisten radioamatöörivastaanottimien ongelmista. Nykyään superheterodyne-vastaanotinta käytetään käytännössä kaikentyyppisissä radiopalveluissa, mukaan lukien amatööriradio, kaupallinen, AM, FM ja televisio. Suurin ero suoravahvistusvastaanottimiin on saapuvan RF-signaalin muuntaminen välisignaaliksi (IF).
HF-vahvistin
Sisältää LC-piirejä, jotka tarjoavat jonkin verran selektiivisyyttä ja rajoitetun vahvistuksen halutulla taajuudella. RF-vahvistimella on myös kaksi lisäetua superheterodyne-vastaanottimessa. Ensin se eristää mikseri- ja paikallisoskillaattoriasteet antennisilmukasta. Radiovastaanottimen etuna on, että vaimennettuei-toivotut signaalit kaksi kertaa haluttuun taajuuteen verrattuna.
Generaattori
Tarvitaan tuottamaan vakioamplitudinen sinia alto, jonka taajuus eroaa saapuvan kantoaallon välillä IF:n verran. Generaattori synnyttää värähtelyjä, joiden taajuus voi olla kantoa altoa suurempi tai pienempi. Tämä valinta määräytyy kaistanleveyden ja RF-viritysvaatimusten mukaan. Useimmat näistä solmuista MW-vastaanottimissa ja matalakaistaisissa amatööri-VHF-vastaanottimissa luovat taajuuden, joka on tulokantoaallon yläpuolella.
Mikseri
Tämän lohkon tarkoitus on muuntaa tulevan kantoa altosignaalin taajuus IF-vahvistimen taajuudelle. Mikseri tuottaa 4 päälähtöä kahdesta sisääntulosta: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. Superheterodyne-vastaanottimessa käytetään vain joko niiden summaa tai erotusta. Muut voivat aiheuttaa häiriöitä, jos asianmukaisia toimenpiteitä ei tehdä.
IF-vahvistin
Superheterodyne-vastaanottimen IF-vahvistimen suorituskykyä kuvaavat parhaiten vahvistus (GA) ja selektiivisyys. Yleisesti ottaen nämä parametrit määrittää IF-vahvistin. IF-vahvistimen selektiivisyyden tulee olla yhtä suuri kuin tulevan moduloidun RF-signaalin kaistanleveys. Jos se on suurempi, mikä tahansa viereinen taajuus ohitetaan ja aiheuttaa häiriöitä. Toisa alta, jos selektiivisyys on liian kapea, jotkut sivunauhat leikataan. Tämä johtaa selkeyden menetykseen, kun ääntä toistetaan kaiuttimesta tai kuulokkeista.
Lyhyta altovastaanottimen optimaalinen kaistanleveys on 2300–2500 Hz. Vaikka jotkin puheeseen liittyvät korkeammat sivukaistat ulottuvat yli 2500 Hz, niiden häviäminen ei vaikuta merkittävästi käyttäjän välittämään ääneen tai tietoon. 400–500 Hz:n selektiivisyys riittää DW:n toimintaan. Tämä kapea kaistanleveys auttaa hylkäämään kaikki vierekkäiset taajuussignaalit, jotka saattavat häiritä vastaanottoa. Kalliimpia amatööriradiot käyttävät vähintään 2 IF-vahvistusvaihetta, joita edeltää erittäin selektiivinen kide- tai mekaaninen suodatin. Tämä asettelu käyttää LC-piirejä ja IF-muuntimia lohkojen välillä.
Välitaajuuden valinnan määräävät useat tekijät, joita ovat: vahvistus, selektiivisyys ja signaalin vaimennus. Matalilla taajuuskaistoilla (80 ja 40 m) monissa nykyaikaisissa radioamatöörivastaanottimissa käytetty IF on 455 kHz. IF-vahvistimet voivat tarjota erinomaisen vahvistuksen ja selektiivisyyden välillä 400-2500 Hz.
Ilmastimet ja rytmigeneraattorit
Havaitseminen tai demodulointi määritellään prosessiksi äänitaajuuskomponenttien erottamiseksi moduloidusta kantoa altosignaalista. Superheterodyne-vastaanottimissa olevia ilmaisimia kutsutaan myös toissijaisiksi, ja ensisijainen on sekoitin.
Automaattinen vahvistuksen säätö
AGC-solmun tarkoitus on ylläpitää vakio lähtötaso tulon muutoksista huolimatta. Radioaallot etenevät ionosfäärin läpivaimenevat sitten voimistuvat häipymisenä tunnetun ilmiön vuoksi. Tämä johtaa antennitulojen vastaanottotason muutokseen laajalla arvoalueella. Koska tasasuunnatun signaalin jännite ilmaisimessa on verrannollinen vastaanotetun signaalin amplitudiin, voidaan osalla siitä ohjata vahvistusta. Vastaanottimissa, jotka käyttävät putki- tai NPN-transistoreita ilmaisinta edeltävissä solmuissa, käytetään negatiivista jännitettä vahvistuksen vähentämiseksi. PNP-transistoreja käyttävät vahvistimet ja sekoittimet vaativat positiivisen jännitteen.
Joissakin kinkkuradioissa, varsinkin paremmin transistorisoiduissa radioissa, on AGC-vahvistin laitteen suorituskyvyn hallitsemiseksi paremmin. Automaattisella säädöllä voi olla eri aikavakiot eri signaalityypeille. Aikavakio määrittää ohjauksen keston lähetyksen päättymisen jälkeen. Esimerkiksi lauseiden välissä HF-vastaanotin jatkaa välittömästi täyden vahvistuksen aikana, mikä aiheuttaa ärsyttävän kohinapurskeen.
Signaalin voimakkuuden mittaaminen
Joissakin vastaanottimissa ja lähetin-vastaanottimissa on ilmaisin, joka osoittaa lähetyksen suhteellisen voimakkuuden. Tyypillisesti osa ilmaisimesta tulevasta tasasuunnatusta IF-signaalista syötetään mikro- tai milliampeerimittariin. Jos vastaanottimessa on AGC-vahvistin, tätä solmua voidaan käyttää myös ilmaisimen ohjaamiseen. Useimmat mittarit on kalibroitu S-yksiköissä (1 - 9), jotka edustavat noin 6 dB:n muutosta vastaanotetun signaalin voimakkuudessa. Keskimmäistä lukemaa tai S-9:ää käytetään osoittamaan 50 µV taso. Asteikon ylempi puoliskoS-mittari on kalibroitu desibeleissä S-9:n yläpuolella, tyypillisesti 60 dB asti. Tämä tarkoittaa, että vastaanotetun signaalin voimakkuus on 60 dB suurempi kuin 50 µV ja on 50 mV.
Osoitin on harvoin tarkka, koska monet tekijät vaikuttavat sen suorituskykyyn. Se on kuitenkin erittäin hyödyllinen määritettäessä saapuvien signaalien suhteellista intensiteettiä sekä tarkistettaessa tai viritettäessä vastaanotinta. Monissa lähetin-vastaanottimissa LED-valoa käytetään näyttämään laitteen ominaisuuksien, kuten RF-vahvistimen lähtövirran ja RF-lähtötehon, tilan.
Häiriöt ja rajoitukset
Aloittelijoiden on hyvä tietää, että kaikki vastaanottimet voivat kokea vastaanottoongelmia kolmen tekijän vuoksi: ulkoinen ja sisäinen kohina ja häiritsevät signaalit. Ulkoiset RF-häiriöt, erityisesti alle 20 MHz, ovat paljon suuremmat kuin sisäiset häiriöt. Vasta korkeammilla taajuuksilla vastaanotinsolmut muodostavat uhan erittäin heikoille signaaleille. Suurin osa kohinasta syntyy ensimmäisessä lohkossa, sekä RF-vahvistimessa että mikserivaiheessa. Sisäiset vastaanottimen häiriöt on pyritty vähentämään minimitasolle. Tuloksena on hiljaiset piirit ja komponentit.
Ulkoiset häiriöt voivat aiheuttaa ongelmia vastaanotettaessa heikkoja signaaleja kahdesta syystä. Ensinnäkin antennin keräämät häiriöt voivat peittää lähetyksen. Jos jälkimmäinen on lähellä tai sen alapuolella tulevan melutaso, vastaanotto on lähes mahdotonta. Jotkut kokeneet operaattorit voivat vastaanottaa lähetyksiä LW:llä jopa voimakkailla häiriöillä, mutta ääni ja muut amatöörisignaalit ovat käsittämättömiä näissä olosuhteissa.
