Μια κεραία ραδιοερασιτέχνη λαμβάνει εκατοντάδες και χιλιάδες ραδιοφωνικά σήματα ταυτόχρονα. Οι συχνότητές τους μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τη μετάδοση σε μεγάλα, μεσαία, μικρά, εξαιρετικά σύντομα κύματα και μπάντες τηλεόρασης. Ενδιάμεσα λειτουργούν ερασιτεχνικοί, κυβερνητικοί, εμπορικοί, θαλάσσιοι και άλλοι σταθμοί. Τα πλάτη των σημάτων που εφαρμόζονται στις εισόδους κεραίας του δέκτη ποικίλλουν από λιγότερο από 1 μV έως πολλά millivolt. Οι ραδιοερασιτεχνικές επαφές εμφανίζονται σε επίπεδα της τάξης των λίγων μικροβολτ. Ο σκοπός ενός ερασιτεχνικού δέκτη είναι διπλός: να επιλέξει, να ενισχύσει και να αποδιαμορφώσει το επιθυμητό ραδιοφωνικό σήμα και να φιλτράρει όλα τα άλλα. Οι δέκτες για ραδιοερασιτέχνες διατίθενται τόσο ξεχωριστά όσο και ως μέρος του πομποδέκτη.
Κύρια στοιχεία του δέκτη
Οι ραδιοφωνικοί δέκτες Ham πρέπει να μπορούν να λαμβάνουν εξαιρετικά αδύναμα σήματα, διαχωρίζοντάς τα από το θόρυβο και τους ισχυρούς σταθμούς που είναι πάντα στον αέρα. Ταυτόχρονα, απαιτείται επαρκής σταθερότητα για τη διατήρηση και την αποδιαμόρφωσή τους. Γενικά, η απόδοση (και η τιμή) ενός ραδιοφωνικού δέκτη εξαρτάται από την ευαισθησία, την επιλεκτικότητα και τη σταθερότητά του. Υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που σχετίζονται με το λειτουργικόχαρακτηριστικά της συσκευής. Αυτές περιλαμβάνουν λειτουργίες κάλυψης και ανάγνωσης συχνότητας, αποδιαμόρφωσης ή ανίχνευσης για ραδιόφωνα LW, MW, HF, VHF, απαιτήσεις ισχύος. Αν και οι δέκτες διαφέρουν ως προς την πολυπλοκότητα και την απόδοση, υποστηρίζουν όλοι 4 βασικές λειτουργίες: λήψη, επιλεκτικότητα, αποδιαμόρφωση και αναπαραγωγή. Ορισμένοι περιλαμβάνουν επίσης ενισχυτές για την ενίσχυση του σήματος σε αποδεκτά επίπεδα.
Reception
Αυτή είναι η ικανότητα του δέκτη να χειρίζεται τα ασθενή σήματα που λαμβάνονται από την κεραία. Για έναν ραδιοφωνικό δέκτη, αυτή η λειτουργία σχετίζεται κυρίως με την ευαισθησία. Τα περισσότερα μοντέλα έχουν πολλά στάδια ενίσχυσης που απαιτούνται για την αύξηση της ισχύος του σήματος από μικροβολτ σε βολτ. Έτσι, το συνολικό κέρδος του δέκτη μπορεί να είναι της τάξης του ενός εκατομμυρίου προς ένα.
Είναι χρήσιμο για αρχάριους ραδιοερασιτέχνες να γνωρίζουν ότι η ευαισθησία του δέκτη επηρεάζεται από τον ηλεκτρικό θόρυβο που δημιουργείται στα κυκλώματα της κεραίας και στην ίδια τη συσκευή, ειδικά στις μονάδες εισόδου και RF. Προκύπτουν από τη θερμική διέγερση μορίων αγωγών και σε εξαρτήματα ενισχυτών όπως τρανζίστορ και σωλήνες. Γενικά, ο ηλεκτρικός θόρυβος είναι ανεξάρτητος από τη συχνότητα και αυξάνεται με τη θερμοκρασία και το εύρος ζώνης.
Οποιαδήποτε παρεμβολή υπάρχει στους ακροδέκτες της κεραίας του δέκτη ενισχύεται μαζί με το λαμβανόμενο σήμα. Έτσι, υπάρχει ένα όριο στην ευαισθησία του δέκτη. Τα περισσότερα σύγχρονα μοντέλα σάς επιτρέπουν να λαμβάνετε 1 microvolt ή λιγότερο. Πολλές προδιαγραφές καθορίζουν αυτό το χαρακτηριστικόmicrovolt για 10 dB. Για παράδειγμα, μια ευαισθησία 0,5 μV για 10 dB σημαίνει ότι το πλάτος του θορύβου που δημιουργείται στον δέκτη είναι περίπου 10 dB χαμηλότερο από το σήμα των 0,5 μV. Με άλλα λόγια, το επίπεδο θορύβου του δέκτη είναι περίπου 0,16 μV. Οποιοδήποτε σήμα κάτω από αυτήν την τιμή θα καλύπτεται από αυτούς και δεν θα ακούγεται στο ηχείο.
Σε συχνότητες έως 20-30 MHz, ο εξωτερικός θόρυβος (ατμοσφαιρικός και ανθρωπογενής) είναι συνήθως πολύ υψηλότερος από τον εσωτερικό θόρυβο. Οι περισσότεροι δέκτες είναι αρκετά ευαίσθητοι ώστε να επεξεργάζονται σήματα σε αυτό το εύρος συχνοτήτων.
Επιλεκτικότητα
Αυτή είναι η ικανότητα του δέκτη να συντονίζεται στο επιθυμητό σήμα και να απορρίπτει τα ανεπιθύμητα. Οι δέκτες χρησιμοποιούν φίλτρα LC υψηλής ποιότητας για να περάσουν μόνο μια στενή ζώνη συχνοτήτων. Έτσι, το εύρος ζώνης του δέκτη είναι απαραίτητο για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σημάτων. Η επιλεκτικότητα πολλών δεκτών DV είναι της τάξης πολλών εκατοντάδων hertz. Αυτό είναι αρκετό για να φιλτράρει τα περισσότερα σήματα κοντά στη συχνότητα λειτουργίας. Όλοι οι ραδιοερασιτεχνικοί δέκτες HF και MW πρέπει να έχουν επιλεκτικότητα περίπου 2500 Hz για ερασιτεχνική λήψη φωνής. Πολλοί δέκτες και πομποδέκτες LW/HF χρησιμοποιούν φίλτρα με δυνατότητα εναλλαγής για να εξασφαλίσουν τη βέλτιστη λήψη οποιουδήποτε τύπου σήματος.
Αποδιαμόρφωση ή ανίχνευση
Αυτή είναι η διαδικασία διαχωρισμού του στοιχείου χαμηλής συχνότητας (ήχου) από το εισερχόμενο διαμορφωμένο σήμα φορέα. Τα κυκλώματα αποδιαμόρφωσης χρησιμοποιούν τρανζίστορ ή σωλήνες. Οι δύο πιο συνηθισμένοι τύποι ανιχνευτών που χρησιμοποιούνται σε RFδέκτες, είναι δίοδος για LW και MW και ιδανικός μίξερ για LW ή HF.
Αναπαραγωγή
Η τελική διαδικασία λήψης είναι η μετατροπή του σήματος που ανιχνεύτηκε σε ήχο που θα τροφοδοτηθεί στο ηχείο ή στα ακουστικά. Συνήθως, χρησιμοποιείται ένα στάδιο υψηλής απολαβής για την ενίσχυση της ασθενούς εξόδου του ανιχνευτή. Στη συνέχεια, η έξοδος του ενισχυτή ήχου τροφοδοτείται σε ηχείο ή ακουστικά για αναπαραγωγή.
Τα περισσότερα ραδιόφωνα ζαμπόν διαθέτουν εσωτερικό ηχείο και υποδοχή εξόδου ακουστικών. Ένας απλός μονοβάθμιος ενισχυτής ήχου κατάλληλος για λειτουργία ακουστικών. Το ηχείο απαιτεί συνήθως ενισχυτή ήχου 2 ή 3 σταδίων.
Απλοί δέκτες
Οι πρώτοι δέκτες για ραδιοερασιτέχνες ήταν οι απλούστερες συσκευές που αποτελούνταν από ένα κύκλωμα ταλάντωσης, έναν ανιχνευτή κρυστάλλων και ακουστικά. Μπορούσαν να λαμβάνουν μόνο τοπικούς ραδιοφωνικούς σταθμούς. Ωστόσο, ένας ανιχνευτής κρυστάλλων δεν είναι σε θέση να αποδιαμορφώσει σωστά τα σήματα LW ή SW. Επιπλέον, η ευαισθησία και η επιλεκτικότητα ενός τέτοιου σχήματος είναι ανεπαρκής για ραδιοερασιτεχνική εργασία. Μπορείτε να τα αυξήσετε προσθέτοντας έναν ενισχυτή ήχου στην έξοδο του ανιχνευτή.
Direct-Amplified Radio
Η ευαισθησία και η επιλεκτικότητα μπορούν να βελτιωθούν προσθέτοντας ένα ή περισσότερα στάδια. Αυτός ο τύπος συσκευής ονομάζεται δέκτης άμεσης ενίσχυσης. Πολλοί εμπορικοί δέκτες CB από τη δεκαετία του '20 και του '30 χρησιμοποίησε αυτό το σχήμα. Κάποια από αυτά είχαν 2-4 στάδια ενίσχυσης για να πάρουναπαιτείται ευαισθησία και επιλεκτικότητα.
Δέκτης άμεσης μετατροπής
Αυτή είναι μια απλή και δημοφιλής προσέγγιση για τη λήψη LW και HF. Το σήμα εισόδου τροφοδοτείται στον ανιχνευτή μαζί με το RF από τη γεννήτρια. Η συχνότητα του τελευταίου είναι ελαφρώς υψηλότερη (ή χαμηλότερη) από την πρώτη, έτσι ώστε να μπορεί να επιτευχθεί ένας ρυθμός. Για παράδειγμα, εάν η είσοδος είναι 7155,0 kHz και ο ταλαντωτής RF έχει ρυθμιστεί στα 7155,4 kHz, τότε η μίξη στον ανιχνευτή παράγει ένα ηχητικό σήμα 400 Hz. Ο τελευταίος εισέρχεται στον ενισχυτή υψηλού επιπέδου μέσω ενός πολύ στενού φίλτρου ήχου. Η επιλεκτικότητα σε αυτόν τον τύπο δέκτη επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ταλαντωτικά κυκλώματα LC μπροστά από τον ανιχνευτή και ένα φίλτρο ήχου μεταξύ του ανιχνευτή και του ενισχυτή ήχου.
Υπερετερόδυνη
Σχεδιάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1930 για να εξαλείψει τα περισσότερα από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι πρώτοι τύποι ερασιτεχνικών ραδιοφωνικών δεκτών. Σήμερα, ο υπερετερόδυνος δέκτης χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους τύπους ραδιοφωνικών υπηρεσιών, συμπεριλαμβανομένων των ερασιτεχνικών ραδιοφωνικών, εμπορικών, AM, FM και τηλεόρασης. Η κύρια διαφορά από τους δέκτες άμεσης ενίσχυσης είναι η μετατροπή του εισερχόμενου σήματος RF σε ενδιάμεσο σήμα (IF).
ενισχυτής HF
Περιέχει κυκλώματα LC που παρέχουν κάποια επιλεκτικότητα και περιορισμένο κέρδος στην επιθυμητή συχνότητα. Ο ενισχυτής RF παρέχει επίσης δύο επιπλέον πλεονεκτήματα σε έναν υπερετερόδυνο δέκτη. Πρώτον, απομονώνει τα στάδια του μείκτη και του τοπικού ταλαντωτή από τον βρόχο της κεραίας. Για έναν ραδιοφωνικό δέκτη, το πλεονέκτημα είναι ότι είναι εξασθενημένοςανεπιθύμητα σήματα διπλάσια από την επιθυμητή συχνότητα.
Γεννήτρια
Χρειάζεται για την παραγωγή ενός ημιτονοειδούς κύματος σταθερού πλάτους του οποίου η συχνότητα διαφέρει από τον εισερχόμενο φορέα κατά ένα ποσό ίσο με το IF. Η γεννήτρια δημιουργεί ταλαντώσεις, η συχνότητα των οποίων μπορεί να είναι είτε υψηλότερη είτε χαμηλότερη από τον φορέα. Αυτή η επιλογή καθορίζεται από το εύρος ζώνης και τις απαιτήσεις συντονισμού RF. Οι περισσότεροι από αυτούς τους κόμβους σε δέκτες MW και ερασιτέχνες δέκτες VHF χαμηλής ζώνης παράγουν συχνότητα πάνω από τον φορέα εισόδου.
Μίξερ
Ο σκοπός αυτού του μπλοκ είναι να μετατρέψει τη συχνότητα του εισερχόμενου σήματος φορέα στη συχνότητα του ενισχυτή IF. Το μίξερ βγάζει 4 κύριες εξόδους από 2 εισόδους: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. Σε έναν υπερετερόδυνο δέκτη, χρησιμοποιείται μόνο είτε το άθροισμα είτε η διαφορά τους. Άλλα μπορεί να προκαλέσουν παρεμβολές εάν δεν ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.
IF ενισχυτής
Η απόδοση ενός ενισχυτή IF σε έναν υπερετερόδυνο δέκτη περιγράφεται καλύτερα με όρους απολαβής (GA) και επιλεκτικότητας. Γενικά, αυτές οι παράμετροι καθορίζονται από τον ενισχυτή IF. Η επιλεκτικότητα του ενισχυτή IF πρέπει να είναι ίση με το εύρος ζώνης του εισερχόμενου διαμορφωμένου σήματος RF. Εάν είναι μεγαλύτερη, τότε παραλείπεται οποιαδήποτε γειτονική συχνότητα και προκαλεί παρεμβολές. Από την άλλη πλευρά, εάν η επιλεκτικότητα είναι πολύ στενή, ορισμένες πλευρικές ζώνες θα κοπούν. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια της διαύγειας κατά την αναπαραγωγή ήχου μέσω του ηχείου ή των ακουστικών.
Το βέλτιστο εύρος ζώνης για έναν δέκτη βραχέων κυμάτων είναι 2300–2500 Hz. Αν και ορισμένες από τις υψηλότερες πλευρικές ζώνες που σχετίζονται με την ομιλία εκτείνονται πέρα από τα 2500 Hz, η απώλειά τους δεν επηρεάζει σημαντικά τον ήχο ή τις πληροφορίες που μεταφέρονται από τον χειριστή. Η επιλεκτικότητα των 400–500 Hz είναι επαρκής για τη λειτουργία του DW. Αυτό το στενό εύρος ζώνης βοηθά στην απόρριψη οποιουδήποτε σήματος γειτονικής συχνότητας που μπορεί να παρεμποδίσει τη λήψη. Τα ραδιόφωνα ερασιτεχνών υψηλότερης τιμής χρησιμοποιούν 2 ή περισσότερα στάδια απολαβής IF πριν από ένα εξαιρετικά επιλεκτικό κρύσταλλο ή μηχανικό φίλτρο. Αυτή η διάταξη χρησιμοποιεί κυκλώματα LC και μετατροπείς IF μεταξύ μπλοκ.
Η επιλογή της ενδιάμεσης συχνότητας καθορίζεται από διάφορους παράγοντες, οι οποίοι περιλαμβάνουν: κέρδος, επιλεκτικότητα και καταστολή σήματος. Για τις ζώνες χαμηλών συχνοτήτων (80 και 40 m), το IF που χρησιμοποιείται σε πολλούς σύγχρονους ραδιοερασιτεχνικούς δέκτες είναι 455 kHz. Οι ενισχυτές IF μπορούν να παρέχουν εξαιρετικό κέρδος και επιλεκτικότητα από 400-2500 Hz.
Ανιχνευτές και γεννήτριες παλμών
Ανίχνευση, ή αποδιαμόρφωση, ορίζεται ως η διαδικασία διαχωρισμού στοιχείων συχνότητας ήχου από ένα διαμορφωμένο σήμα φορέα. Οι ανιχνευτές στους δέκτες υπερετερόδυνης ονομάζονται επίσης δευτερεύοντες και οι κύριοι είναι το συγκρότημα μείκτη.
Auto Gain Control
Ο σκοπός του κόμβου AGC είναι να διατηρεί σταθερό επίπεδο εξόδου παρά τις αλλαγές στην είσοδο. Ραδιοκύματα που διαδίδονται μέσω της ιονόσφαιραςεξασθενούν και στη συνέχεια εντείνονται λόγω ενός φαινομένου που είναι γνωστό ως ξεθώριασμα. Αυτό οδηγεί σε αλλαγή στο επίπεδο λήψης στις εισόδους της κεραίας σε ένα ευρύ φάσμα τιμών. Δεδομένου ότι η τάση του διορθωμένου σήματος στον ανιχνευτή είναι ανάλογη με το πλάτος του λαμβανόμενου, ένα μέρος του μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο του κέρδους. Για δέκτες που χρησιμοποιούν τρανζίστορ σωλήνα ή NPN στους κόμβους που προηγούνται του ανιχνευτή, εφαρμόζεται αρνητική τάση για μείωση του κέρδους. Οι ενισχυτές και οι μίκτες που χρησιμοποιούν τρανζίστορ PNP απαιτούν θετική τάση.
Μερικά ραδιόφωνα ζαμπόν, ειδικά τα καλύτερα τρανζίστορ, διαθέτουν ενισχυτή AGC για περισσότερο έλεγχο της απόδοσης της συσκευής. Η αυτόματη ρύθμιση μπορεί να έχει διαφορετικές χρονικές σταθερές για διαφορετικούς τύπους σημάτων. Η σταθερά χρόνου καθορίζει τη διάρκεια του ελέγχου μετά τον τερματισμό της εκπομπής. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια των διαστημάτων μεταξύ των φράσεων, ο δέκτης HF θα συνεχίσει αμέσως το πλήρες κέρδος, το οποίο θα προκαλέσει μια ενοχλητική έκρηξη θορύβου.
Μέτρηση ισχύος σήματος
Ορισμένοι δέκτες και πομποδέκτες έχουν μια ένδειξη που υποδεικνύει τη σχετική ισχύ της εκπομπής. Τυπικά, ένα τμήμα του διορθωμένου σήματος IF από τον ανιχνευτή εφαρμόζεται σε ένα μικρο- ή χιλιοστόμετρο. Εάν ο δέκτης διαθέτει ενισχυτή AGC, τότε αυτός ο κόμβος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ένδειξης. Οι περισσότεροι μετρητές είναι βαθμονομημένοι σε μονάδες S (1 έως 9), οι οποίες αντιπροσωπεύουν περίπου μια αλλαγή κατά 6 dB στην ισχύ του λαμβανόμενου σήματος. Η μεσαία ένδειξη ή S-9 χρησιμοποιείται για να υποδείξει το επίπεδο των 50 μV. Άνω μισή κλίμακαΤο S-meter είναι βαθμονομημένο σε ντεσιμπέλ πάνω από το S-9, συνήθως μέχρι 60 dB. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς του λαμβανόμενου σήματος είναι 60 dB υψηλότερη από 50 μV και ισούται με 50 mV.
Ο δείκτης είναι σπάνια ακριβής, καθώς πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την απόδοσή του. Ωστόσο, είναι πολύ χρήσιμο κατά τον προσδιορισμό της σχετικής έντασης των εισερχόμενων σημάτων και κατά τον έλεγχο ή τον συντονισμό του δέκτη. Σε πολλούς πομποδέκτες, το LED χρησιμοποιείται για να δείξει την κατάσταση των χαρακτηριστικών της συσκευής, όπως το ρεύμα εξόδου του ενισχυτή RF και η ισχύς εξόδου RF.
Παρεμβολές και περιορισμοί
Είναι καλό για αρχάριους να γνωρίζουν ότι οποιοσδήποτε δέκτης μπορεί να αντιμετωπίσει δυσκολίες λήψης λόγω τριών παραγόντων: εξωτερικού και εσωτερικού θορύβου και παρεμβολών σημάτων. Οι εξωτερικές παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων, ειδικά κάτω από 20 MHz, είναι πολύ υψηλότερες από τις εσωτερικές παρεμβολές. Μόνο σε υψηλότερες συχνότητες οι κόμβοι δέκτη αποτελούν απειλή για εξαιρετικά αδύναμα σήματα. Το μεγαλύτερο μέρος του θορύβου δημιουργείται στο πρώτο μπλοκ, τόσο στον ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων όσο και στο στάδιο του μείκτη. Έχει καταβληθεί μεγάλη προσπάθεια για τη μείωση των εσωτερικών παρεμβολών του δέκτη στο ελάχιστο επίπεδο. Το αποτέλεσμα είναι κυκλώματα και εξαρτήματα χαμηλού θορύβου.
Η εξωτερική παρεμβολή μπορεί να προκαλέσει προβλήματα κατά τη λήψη αδύναμων σημάτων για δύο λόγους. Πρώτον, οι παρεμβολές που λαμβάνονται από την κεραία μπορούν να κρύψουν την εκπομπή. Εάν το τελευταίο είναι κοντά ή κάτω από το επίπεδο του εισερχόμενου θορύβου, η λήψη είναι σχεδόν αδύνατη. Ορισμένοι έμπειροι χειριστές μπορούν να λαμβάνουν εκπομπές στο LW ακόμη και με έντονες παρεμβολές, αλλά η φωνή και άλλα ερασιτεχνικά σήματα είναι ακατανόητα υπό αυτές τις συνθήκες.
