Amaterska radijska antena sprejema na stotine in tisoče radijskih signalov hkrati. Njihove frekvence se lahko razlikujejo glede na prenos na dolgih, srednjih, kratkih, ultrakratkih valovih in televizijskih pasovih. Vmes delujejo amaterske, vladne, komercialne, pomorske in druge postaje. Amplitude signalov, uporabljenih na antenskih vhodih sprejemnika, se gibljejo od manj kot 1 μV do več milivoltov. Radioamaterski stiki se pojavljajo na ravni nekaj mikrovoltov. Namen amaterskega sprejemnika je dvojen: izbrati, ojačati in demodulirati želeni radijski signal ter filtrirati vse ostale. Sprejemniki za radioamaterje so na voljo tako ločeno kot kot del oddajnika.
Glavne komponente sprejemnika
Ham radijski sprejemniki morajo biti sposobni ujeti izjemno šibke signale, ki jih ločijo od hrupa in močnih postaj, ki so vedno v etru. Hkrati je za njihovo zadrževanje in demodulacijo potrebna zadostna stabilnost. Na splošno je zmogljivost (in cena) radijskega sprejemnika odvisna od njegove občutljivosti, selektivnosti in stabilnosti. Obstajajo tudi drugi dejavniki, povezani z operativnim delovanjemznačilnosti naprave. Ti vključujejo frekvenčno pokritost in načine odčitavanja, demodulacije ali zaznavanja za radijske postaje LW, MW, HF, VHF, zahteve po moči. Čeprav se sprejemniki razlikujejo po zahtevnosti in zmogljivosti, vsi podpirajo 4 osnovne funkcije: sprejem, selektivnost, demodulacijo in predvajanje. Nekateri vključujejo tudi ojačevalnike za povečanje signala na sprejemljive ravni.
Recepcija
To je sposobnost sprejemnika, da obvlada šibke signale, ki jih sprejme antena. Pri radijskem sprejemniku je ta funkcija povezana predvsem z občutljivostjo. Večina modelov ima več stopenj ojačanja, potrebnih za povečanje moči signala z mikrovoltov na volte. Tako je skupni dobiček sprejemnika lahko v vrstnem redu milijon proti ena.
Radioamaterjem začetnikom je koristno vedeti, da na občutljivost sprejemnika vpliva električni šum, ki nastaja v antenskih tokokrogih in sami napravi, predvsem v vhodnih in RF modulih. Nastanejo zaradi toplotnega vzbujanja molekul prevodnikov in v komponentah ojačevalnika, kot so tranzistorji in elektronke. Na splošno je električni šum neodvisen od frekvence in se povečuje s temperaturo in pasovno širino.
Vsaka motnja, ki je prisotna na antenskih terminalih sprejemnika, se ojača skupaj s sprejetim signalom. Tako obstaja omejitev občutljivosti sprejemnika. Večina sodobnih modelov vam omogoča, da vzamete 1 mikrovolt ali manj. Številne specifikacije opredeljujejo to lastnost vmikrovoltov za 10 dB. Na primer, občutljivost 0,5 µV za 10 dB pomeni, da je amplituda hrupa, ki nastane v sprejemniku, približno 10 dB nižja od signala 0,5 µV. Z drugimi besedami, raven hrupa sprejemnika je približno 0,16 μV. Vsi signali pod to vrednostjo bodo pokrili in ne bodo slišani v zvočniku.
Pri frekvencah do 20-30 MHz je zunanji hrup (atmosferski in antropogeni) običajno veliko višji od notranjega hrupa. Večina sprejemnikov je dovolj občutljivih za obdelavo signalov v tem frekvenčnem območju.
Selektivnost
To je zmožnost sprejemnika, da se uglasi na želeni signal in zavrne neželene. Sprejemniki uporabljajo visokokakovostne LC filtre, da prepuščajo le ozek frekvenčni pas. Tako je pasovna širina sprejemnika bistvena za odpravo neželenih signalov. Selektivnost številnih DV sprejemnikov je nekaj sto hercev. To je dovolj za filtriranje večine signalov blizu delovne frekvence. Vsi HF in MW amaterski radijski sprejemniki morajo imeti selektivnost približno 2500 Hz za amaterski glasovni sprejem. Številni LW/HF sprejemniki in oddajniki uporabljajo preklopne filtre, da zagotovijo optimalen sprejem katere koli vrste signala.
Demodulacija ali zaznavanje
To je postopek ločevanja nizkofrekvenčne komponente (zvoka) od dohodnega moduliranega nosilnega signala. Demodulacijska vezja uporabljajo tranzistorje ali cevi. Dve najpogostejši vrsti detektorjev, ki se uporabljata v RFsprejemnike, je dioda za LW in MW in idealen mešalnik za LW ali HF.
Predvajanje
Končni postopek sprejemanja je pretvorba zaznanega signala v zvok, ki se pošlje v zvočnik ali slušalke. Običajno se stopnja z visokim ojačanjem uporablja za ojačanje šibkega izhoda detektorja. Izhod avdio ojačevalnika se nato napaja v zvočnik ali slušalke za predvajanje.
Večina radijskih sprejemnikov ima notranji zvočnik in izhod za slušalke. Preprost enostopenjski avdio ojačevalnik, primeren za delovanje s slušalkami. Zvočnik običajno potrebuje 2- ali 3-stopenjski avdio ojačevalnik.
Preprosti sprejemniki
Prvi sprejemniki za radioamaterje so bili najpreprostejše naprave, ki so bile sestavljene iz nihajnega kroga, kristalnega detektorja in slušalk. Sprejemali so lahko le lokalne radijske postaje. Vendar kristalni detektor ne more pravilno demodulirati LW ali SW signalov. Poleg tega je občutljivost in selektivnost takšne sheme nezadostna za radioamatersko delo. Lahko jih povečate tako, da dodate zvočni ojačevalnik na izhod detektorja.
Neposredno ojačani radio
Občutljivost in selektivnost je mogoče izboljšati z dodajanjem ene ali več stopenj. Ta vrsta naprave se imenuje sprejemnik z neposrednim ojačanjem. Veliko komercialnih CB sprejemnikov iz 20-ih in 30-ih let uporabili to shemo. Nekateri od njih so imeli 2-4 stopnje ojačanjazahtevana občutljivost in selektivnost.
Prejemnik neposredne konverzije
To je preprost in priljubljen pristop za jemanje LW in HF. Vhodni signal se dovaja v detektor skupaj z RF iz generatorja. Frekvenca slednjega je nekoliko višja (ali nižja) od prvega, tako da je mogoče dobiti utrip. Na primer, če je vhod 7155,0 kHz in je RF oscilator nastavljen na 7155,4 kHz, potem mešanje v detektorju ustvari zvočni signal 400 Hz. Slednji vstopi v visokonivojski ojačevalnik skozi zelo ozek zvočni filter. Selektivnost pri tej vrsti sprejemnika je dosežena z uporabo oscilatornih LC-vezij pred detektorjem in avdio filtra med detektorjem in avdio ojačevalnikom.
superheterodina
Zasnovan v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja za odpravo večine težav, s katerimi se soočajo zgodnji tipi amaterskih radijskih sprejemnikov. Danes se superheterodinski sprejemnik uporablja v skoraj vseh vrstah radijskih storitev, vključno z amaterskimi radijskimi, komercialnimi, AM, FM in televizijo. Glavna razlika od sprejemnikov z neposrednim ojačanjem je pretvorba dohodnega RF signala v vmesni signal (IF).
HF ojačevalnik
Vsebuje LC vezja, ki zagotavljajo nekaj selektivnosti in omejeno ojačenje pri želeni frekvenci. RF ojačevalnik zagotavlja tudi dve dodatni prednosti v superheterodinskem sprejemniku. Najprej izolira stopnje mešalnika in lokalnega oscilatorja od antenske zanke. Za radijski sprejemnik je prednost v tem, da je oslabljenneželeni signali dvakrat večja od želene frekvence.
generator
Potreben za proizvodnjo sinusnega vala s konstantno amplitudo, katerega frekvenca se od dohodnega nosilca razlikuje za količino, ki je enaka IF. Generator ustvarja nihanja, katerih frekvenca je lahko višja ali nižja od nosilca. To izbiro določajo zahteve glede pasovne širine in RF uglaševanja. Večina teh vozlišč v MW sprejemnikih in nizkopasovnih amaterskih VHF sprejemnikih ustvarja frekvenco nad vhodnim nosilcem.
Mešalnik
Namen tega bloka je pretvoriti frekvenco dohodnega nosilnega signala v frekvenco IF ojačevalnika. Mešalnik oddaja 4 glavne izhode iz 2 vhodov: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. V superheterodinskem sprejemniku se uporablja samo njihova vsota ali razlika. Drugi lahko povzročijo motnje, če ne sprejmete ustreznih ukrepov.
IF ojačevalnik
Zmogljivost IF ojačevalnika v superheterodinskem sprejemniku je najbolje opisati v smislu ojačenja (GA) in selektivnosti. Na splošno te parametre določa IF ojačevalnik. Selektivnost IF ojačevalnika mora biti enaka pasovni širini dohodnega moduliranega RF signala. Če je večja, se katera koli sosednja frekvenca preskoči in povzroči motnje. Po drugi strani pa, če je selektivnost preozka, bodo nekateri stranski pasovi odrezani. To povzroči izgubo jasnosti pri predvajanju zvoka prek zvočnika ali slušalk.
Optimalna pasovna širina za kratkovalovni sprejemnik je 2300–2500 Hz. Čeprav nekateri višji stranski pasovi, povezani z govorom, presegajo 2500 Hz, njihova izguba ne vpliva bistveno na zvok ali informacije, ki jih posreduje operater. Za delovanje DW zadostuje selektivnost 400–500 Hz. Ta ozka pasovna širina pomaga zavrniti vsak sosednji frekvenčni signal, ki bi lahko motil sprejem. Dražji amaterski radii uporabljajo 2 ali več stopenj ojačevanja IF, pred katerimi je zelo selektiven kristalni ali mehanski filter. Ta postavitev uporablja LC vezja in IF pretvornike med bloki.
Izbiro vmesne frekvence določa več dejavnikov, ki vključujejo: ojačanje, selektivnost in zatiranje signala. Za nizkofrekvenčna pasova (80 in 40 m) je IF, ki se uporablja v mnogih sodobnih radijskih sprejemnikih, 455 kHz. Ojačevalniki IF lahko zagotovijo odlično ojačenje in selektivnost od 400-2500 Hz.
Detektorji in generatorji utripov
Detekcija ali demodulacija je opredeljena kot proces ločevanja komponent zvoka od moduliranega nosilnega signala. Detektorji v superheterodinskih sprejemnikih se imenujejo tudi sekundarni, primarni pa je mešalni sklop.
Auto Gain Control
Namen vozlišča AGC je ohraniti konstantno izhodno raven kljub spremembam v vhodu. Radijski valovi, ki se širijo skozi ionosferooslabijo se nato okrepijo zaradi pojava, znanega kot bledenje. To vodi do spremembe ravni sprejema na antenskih vhodih v širokem razponu vrednosti. Ker je napetost popravljenega signala v detektorju sorazmerna z amplitudo prejetega signala, se lahko del le-tega uporabi za nadzor ojačenja. Za sprejemnike, ki uporabljajo cevne ali NPN tranzistorje v vozliščih pred detektorjem, se uporabi negativna napetost za zmanjšanje ojačenja. Ojačevalniki in mešalniki, ki uporabljajo PNP tranzistorje, zahtevajo pozitivno napetost.
Nekateri radijski sprejemniki, zlasti boljši tranzistorizirani, imajo ojačevalnik AGC za večji nadzor nad delovanjem naprave. Samodejna prilagoditev ima lahko različne časovne konstante za različne vrste signalov. Časovna konstanta določa trajanje kontrole po koncu oddajanja. Na primer, med presledki med frazami bo HF sprejemnik takoj nadaljeval s polnim ojačenjem, kar bo povzročilo nadležen šum.
Merjenje jakosti signala
Nekateri sprejemniki in oddajniki imajo indikator, ki označuje relativno moč oddaje. Običajno se del popravljenega IF signala iz detektorja prenese na mikro- ali miliampermeter. Če ima sprejemnik ojačevalnik AGC, lahko to vozlišče uporabite tudi za nadzor indikatorja. Večina merilnikov je kalibriranih v enotah S (od 1 do 9), ki predstavljajo približno 6 dB spremembo moči prejetega signala. Srednji odčitek ali S-9 se uporablja za označevanje nivoja 50 µV. Zgornja polovica lestviceS-meter je kalibriran v decibelih nad S-9, običajno do 60 dB. To pomeni, da je moč sprejetega signala 60 dB višja od 50 µV in je enaka 50 mV.
Indikator je redko natančen, saj na njegovo uspešnost vpliva veliko dejavnikov. Je pa zelo uporaben pri določanju relativne intenzivnosti vhodnih signalov ter pri preverjanju ali nastavljanju sprejemnika. V mnogih oddajnikih se LED uporablja za prikaz stanja funkcij naprave, kot sta izhodni tok RF ojačevalnika in izhodna moč RF.
Motnje in omejitve
Za začetnike je dobro vedeti, da ima vsak sprejemnik težave s sprejemom zaradi treh dejavnikov: zunanjega in notranjega hrupa ter motečih signalov. Zunanje RF motnje, zlasti pod 20 MHz, so veliko višje od notranjih motenj. Šele pri višjih frekvencah sprejemna vozlišča ogrožajo izjemno šibke signale. Večina hrupa nastane v prvem bloku, tako v RF ojačevalniku kot v stopnji mešalnika. Veliko truda je bilo vloženega v zmanjšanje notranjih motenj sprejemnika na minimalno raven. Rezultat so nizkošumna vezja in komponente.
Zunanje motnje lahko povzročijo težave pri sprejemanju šibkih signalov iz dveh razlogov. Prvič, motnje, ki jih zazna antena, lahko prikrijejo oddajo. Če je slednji blizu ali pod nivojem dohodnega hrupa, je sprejem skoraj nemogoč. Nekateri izkušeni operaterji lahko sprejemajo oddaje na LW tudi z močnimi motnjami, vendar so glasovni in drugi amaterski signali v teh pogojih nerazumljivi.
