Amatérska rádiová anténa súčasne prijíma stovky a tisíce rádiových signálov. Ich frekvencie sa môžu líšiť v závislosti od prenosu na dlhých, stredných, krátkych, ultrakrátkych vlnách a televíznych pásmach. Medzi tým fungujú amatérske, vládne, komerčné, námorné a iné stanice. Amplitúdy signálov aplikovaných na anténne vstupy prijímača sa menia od menej ako 1 μV po mnoho milivoltov. Amatérske rádiové kontakty sa vyskytujú na úrovniach rádovo niekoľkých mikrovoltov. Účel amatérskeho prijímača je dvojaký: vybrať, zosilniť a demodulovať požadovaný rádiový signál a odfiltrovať všetky ostatné. Prijímače pre rádioamatérov sú dostupné samostatne aj ako súčasť transceivera.
Hlavné komponenty prijímača
Ham rádiové prijímače musia byť schopné zachytiť extrémne slabé signály, oddeliť ich od hluku a silných staníc, ktoré sú vždy vo vysielaní. Zároveň je potrebná dostatočná stabilita pre ich udržanie a demoduláciu. Vo všeobecnosti výkon (a cena) rádiového prijímača závisí od jeho citlivosti, selektivity a stability. S prevádzkou súvisia aj ďalšie faktoryvlastnosti zariadenia. Patria sem frekvenčné pokrytie a čítanie, demodulačné alebo detekčné režimy pre rádiá LW, MW, HF, VHF, požiadavky na napájanie. Hoci sa prijímače líšia zložitosťou a výkonom, všetky podporujú 4 základné funkcie: príjem, selektivita, demodulácia a prehrávanie. Niektoré obsahujú aj zosilňovače na zosilnenie signálu na prijateľnú úroveň.
Recepcia
Toto je schopnosť prijímača zvládnuť slabé signály zachytené anténou. V prípade rádiového prijímača táto funkcia súvisí predovšetkým s citlivosťou. Väčšina modelov má niekoľko stupňov zosilnenia potrebných na zvýšenie výkonu signálu z mikrovoltov na volty. Celkový zisk prijímača teda môže byť rádovo milión ku jednej.
Pre začínajúcich rádioamatérov je užitočné vedieť, že citlivosť prijímača je ovplyvnená elektrickým šumom generovaným v obvodoch antény a v samotnom zariadení, najmä vo vstupných a RF moduloch. Vznikajú tepelnou excitáciou molekúl vodičov a v komponentoch zosilňovača, ako sú tranzistory a elektrónky. Vo všeobecnosti je elektrický šum nezávislý od frekvencie a zvyšuje sa s teplotou a šírkou pásma.
Akékoľvek rušenie prítomné na anténnych termináloch prijímača sa zosilňuje spolu s prijímaným signálom. Citlivosť prijímača je teda obmedzená. Väčšina moderných modelov vám umožňuje odobrať 1 mikrovolt alebo menej. Túto charakteristiku definujú mnohé špecifikáciemikrovoltov pre 10 dB. Napríklad citlivosť 0,5 µV pre 10 dB znamená, že amplitúda hluku generovaného v prijímači je asi o 10 dB nižšia ako signál 0,5 µV. Inými slovami, hladina hluku prijímača je približne 0,16 μV. Každý signál pod touto hodnotou bude pokrytý a nebude počuť v reproduktore.
Pri frekvenciách do 20-30 MHz je vonkajší hluk (atmosférický a antropogénny) zvyčajne oveľa vyšší ako vnútorný hluk. Väčšina prijímačov je dostatočne citlivá na spracovanie signálov v tomto frekvenčnom rozsahu.
Selektivita
Toto je schopnosť prijímača naladiť sa na požadovaný signál a odmietnuť nechcené. Prijímače používajú vysokokvalitné LC filtre na prepustenie len úzkeho pásma frekvencií. Šírka pásma prijímača je teda nevyhnutná na elimináciu nežiaducich signálov. Selektivita mnohých DV prijímačov je rádovo niekoľko stoviek hertzov. To stačí na odfiltrovanie väčšiny signálov v blízkosti pracovnej frekvencie. Všetky rádioamatérske prijímače HF a MW musia mať selektivitu asi 2500 Hz pre amatérsky príjem hlasu. Mnoho LW/HF prijímačov a transceiverov používa prepínateľné filtre na zabezpečenie optimálneho príjmu akéhokoľvek typu signálu.
Demodulácia alebo detekcia
Toto je proces oddelenia nízkofrekvenčnej zložky (zvuku) od prichádzajúceho modulovaného nosného signálu. Demodulačné obvody využívajú tranzistory alebo elektrónky. Dva najbežnejšie typy detektorov používaných v RFprijímače, je dióda pre LW a MW a ideálny mix pre LW alebo HF.
Prehrávanie
Konečným procesom príjmu je konverzia detekovaného signálu na zvuk, ktorý sa privedie do reproduktora alebo slúchadiel. Typicky sa na zosilnenie slabého výstupu detektora používa stupeň s vysokým ziskom. Výstup zo zosilňovača zvuku sa potom privedie do reproduktora alebo slúchadiel na prehrávanie.
Väčšina rádioamatérov má vnútorný reproduktor a výstupný konektor pre slúchadlá. Jednoduchý jednostupňový audio zosilňovač vhodný na ovládanie slúchadiel. Reproduktor zvyčajne vyžaduje 2- alebo 3-stupňový audio zosilňovač.
Jednoduché prijímače
Prvé prijímače pre rádioamatérov boli najjednoduchšie zariadenia, ktoré pozostávali z oscilačného obvodu, kryštálového detektora a slúchadiel. Mohli prijímať iba miestne rozhlasové stanice. Kryštálový detektor však nie je schopný správne demodulovať LW alebo SW signály. Navyše citlivosť a selektivita takejto schémy je nedostatočná pre amatérsku rádiovú prácu. Môžete ich zvýšiť pridaním audio zosilňovača na výstup detektora.
Rádio s priamym zosilnením
Citlivosť a selektivitu možno zlepšiť pridaním jedného alebo viacerých stupňov. Tento typ zariadenia sa nazýva prijímač priameho zosilnenia. Veľa komerčných CB prijímačov z 20. a 30. rokov použili túto schému. Niektoré z nich mali 2-4 stupne zosilneniapožadovaná citlivosť a selektivita.
Prijímač priamej konverzie
Toto je jednoduchý a obľúbený prístup k odberu LW a HF. Vstupný signál sa privádza do detektora spolu s RF z generátora. Frekvencia druhého je o niečo vyššia (alebo nižšia) ako prvá, takže je možné získať úder. Napríklad, ak je vstup 7155,0 kHz a RF oscilátor je nastavený na 7155,4 kHz, potom zmiešaním v detektore vznikne 400 Hz audio signál. Ten vstupuje do vysokoúrovňového zosilňovača cez veľmi úzky zvukový filter. Selektivita v tomto type prijímača je dosiahnutá pomocou oscilačných LC obvodov pred detektorom a audio filtra medzi detektorom a audio zosilňovačom.
Superheterodyn
Navrhnutý na začiatku 30. rokov 20. storočia na odstránenie väčšiny problémov, ktorým čelili prvé typy amatérskych rádiových prijímačov. Dnes sa superheterodynový prijímač používa prakticky vo všetkých typoch rádiových služieb, vrátane amatérskeho rádia, reklamy, AM, FM a televízie. Hlavným rozdielom od prijímačov s priamym zosilnením je konverzia prichádzajúceho RF signálu na stredný signál (IF).
HF zosilňovač
Obsahuje LC obvody, ktoré poskytujú určitú selektivitu a obmedzený zisk na požadovanej frekvencii. RF zosilňovač tiež poskytuje dve ďalšie výhody v superheterodynovom prijímači. Najprv izoluje stupne zmiešavača a lokálneho oscilátora od anténnej slučky. Pre rádiový prijímač je výhodou, že je tlmenýnežiaduce signály dvojnásobok požadovanej frekvencie.
Generátor
Potrebné na vytvorenie sínusoidy s konštantnou amplitúdou, ktorej frekvencia sa líši od prichádzajúcej nosnej vlny o hodnotu rovnajúcu sa IF. Generátor vytvára oscilácie, ktorých frekvencia môže byť vyššia alebo nižšia ako nosná. Táto voľba je určená požiadavkami na šírku pásma a RF ladenie. Väčšina týchto uzlov v MW prijímačoch a nízkopásmových amatérskych VHF prijímačoch generuje frekvenciu nad vstupnou nosnou.
Mixér
Účelom tohto bloku je previesť frekvenciu prichádzajúceho nosného signálu na frekvenciu medzifrekvenčného zosilňovača. Mixér vydáva 4 hlavné výstupy z 2 vstupov: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. V superheterodynovom prijímači sa používa iba ich súčet alebo rozdiel. Iné môžu spôsobiť rušenie, ak sa neprijmú vhodné opatrenia.
IF zosilňovač
Výkon IF zosilňovača v superheterodynovom prijímači je najlepšie opísaný z hľadiska zisku (GA) a selektivity. Vo všeobecnosti sú tieto parametre určené IF zosilňovačom. Selektivita medzifrekvenčného zosilňovača sa musí rovnať šírke pásma prichádzajúceho modulovaného RF signálu. Ak je väčšia, potom je akákoľvek susedná frekvencia preskočená a spôsobuje rušenie. Na druhej strane, ak je selektivita príliš úzka, niektoré postranné pásy budú orezané. Výsledkom je strata čistoty pri prehrávaní zvuku cez reproduktor alebo slúchadlá.
Optimálna šírka pásma pre krátkovlnný prijímač je 2300–2500 Hz. Hoci niektoré vyššie postranné pásma spojené s rečou presahujú 2500 Hz, ich strata výrazne neovplyvňuje zvuk alebo informácie prenášané operátorom. Selektivita 400–500 Hz je pre prevádzku DW dostatočná. Táto úzka šírka pásma pomáha odmietnuť akýkoľvek susedný frekvenčný signál, ktorý by mohol rušiť príjem. Amatérske rádiá s vyššou cenou používajú 2 alebo viac stupňov IF zosilnenia, ktorým predchádza vysoko selektívny kryštálový alebo mechanický filter. Toto rozloženie používa LC obvody a IF prevodníky medzi blokmi.
Výber medzifrekvencie je určený niekoľkými faktormi, medzi ktoré patrí: zisk, selektivita a potlačenie signálu. Pre nízkofrekvenčné pásma (80 a 40 m) je IF používaný v mnohých moderných amatérskych rádiových prijímačoch 455 kHz. IF zosilňovače môžu poskytnúť vynikajúci zisk a selektivitu od 400 do 2500 Hz.
Detektory a generátory tepu
Detekcia alebo demodulácia je definovaná ako proces oddelenia audiofrekvenčných komponentov od modulovaného nosného signálu. Detektory v superheterodynových prijímačoch sa tiež nazývajú sekundárne a primárna je zostava zmiešavača.
Automatické ovládanie zisku
Účelom AGC uzla je udržiavať konštantnú výstupnú úroveň napriek zmenám na vstupe. Rádiové vlny šíriace sa ionosférouzoslabiť a potom zosilniť v dôsledku javu známeho ako vyblednutie. To vedie k zmene úrovne príjmu na anténnych vstupoch v širokom rozsahu hodnôt. Keďže napätie usmerneného signálu v detektore je úmerné amplitúde prijímaného signálu, jeho časť možno použiť na riadenie zosilnenia. Pre prijímače používajúce trubkové alebo NPN tranzistory v uzloch pred detektorom sa aplikuje záporné napätie na zníženie zisku. Zosilňovače a mixéry používajúce PNP tranzistory vyžadujú kladné napätie.
Niektoré amatérske rádiá, najmä tie lepšie tranzistorové, majú AGC zosilňovač pre väčšiu kontrolu nad výkonom zariadenia. Automatické nastavenie môže mať rôzne časové konštanty pre rôzne typy signálov. Časová konštanta udáva dobu trvania kontroly po ukončení vysielania. Napríklad počas intervalov medzi frázami HF prijímač okamžite obnoví plný zisk, čo spôsobí nepríjemný výbuch šumu.
Meranie sily signálu
Niektoré prijímače a transceivery majú indikátor, ktorý indikuje relatívnu silu vysielania. Typicky sa časť usmerneného IF signálu z detektora aplikuje na mikro- alebo miliameter. Ak má prijímač AGC zosilňovač, potom je možné tento uzol použiť aj na ovládanie indikátora. Väčšina meračov je kalibrovaná v S-jednotkách (1 až 9), ktoré predstavujú približne 6 dB zmenu sily prijímaného signálu. Stredná hodnota alebo S-9 sa používa na označenie úrovne 50 µV. Horná polovica stupniceS-meter je kalibrovaný v decibeloch nad S-9, typicky do 60 dB. To znamená, že sila prijímaného signálu je o 60 dB vyššia ako 50 µV a rovná sa 50 mV.
Ukazovateľ je zriedka presný, pretože jeho výkonnosť ovplyvňuje veľa faktorov. Je však veľmi užitočný pri určovaní relatívnej intenzity prichádzajúcich signálov a pri kontrole alebo ladení prijímača. V mnohých transceiveroch sa LED používa na zobrazenie stavu funkcií zariadenia, ako je výstupný prúd RF zosilňovača a výstupný výkon RF.
Zasahovanie a obmedzenia
Pre začiatočníkov je dobré vedieť, že každý prijímač môže mať problémy s príjmom v dôsledku troch faktorov: vonkajšieho a vnútorného šumu a rušivých signálov. Vonkajšie RF rušenie, najmä pod 20 MHz, je oveľa vyššie ako vnútorné rušenie. Len pri vyšších frekvenciách predstavujú uzly prijímača hrozbu pre extrémne slabé signály. Väčšina šumu je generovaná v prvom bloku, a to ako vo vysokofrekvenčnom zosilňovači, tak aj vo fáze zmiešavača. Bolo vynaložené veľké úsilie na zníženie interného rušenia prijímača na minimálnu úroveň. Výsledkom sú nízkošumové obvody a komponenty.
Externé rušenie môže spôsobiť problémy pri prijímaní slabého signálu z dvoch dôvodov. Po prvé, rušenie zachytené anténou môže maskovať vysielanie. Ak je táto úroveň blízko alebo pod úrovňou prichádzajúceho hluku, príjem je takmer nemožný. Niektorí skúsení operátori môžu prijímať vysielanie na LW aj pri silnom rušení, ale hlasové a iné amatérske signály sú za týchto podmienok nezrozumiteľné.
