Радиолюбительский прыёмнік: характарыстыкі

Антэна аматарскага радыёпрымача прымае сотні і тысячы радыёсігналаў адначасова. Іх частоты могуць вар'іравацца ў залежнасці ад перадачы на доўгіх, сярэдніх, кароткіх, ультракароткіх хвалях і тэлевізійных дыяпазонах. У прамежках паміж імі працуюць аматарскія, урадавыя, камерцыйныя, марскія і іншыя станцыі. Амплітуды сігналаў, якія падаюцца на антэнныя ўваходы прымача, вар'іруюцца ад менш за 1 мкв да многіх милливольт. Радиолюбительские кантакты адбываюцца на ўзроўні парадку некалькіх микровольт. Прызначэнне аматарскага рэсівера дваякае: выбар, узмацненне і дэмадуляцыі патрэбнага радыёсігналу, і адсяванне ўсіх астатніх. Прымачы для радыёаматараў даступныя як асобна, так і ў выглядзе складніку часткі трансівера.

Асноўныя вузлы рэсівера

Радиолюбительские прымачы павінны мець магчымасць прымаць вельмі слабыя сігналы, аддзяляць іх ад шуму і магутных станцый, заўсёды прысутных у эфіры. Пры гэтым для іх утрымання і дэмадуляцыі неабходная дастатковая стабільнасць. У цэлым прадукцыйнасць (і кошт) радыёпрымача залежыць ад яго адчувальнасці, выбіральнасці і стабільнасці. Ёсць і іншыя фактары, звязаныя з эксплуатацыйнымі характарыстыкамі прылады. Да іх ставяцца ахоп і счытванне частоты, рэжымы дэмадуляцыі або дэтэктавання ДВ, СВ, КХ, УКХ-радыёпрыёмнікаў, патрабаванні да магутнасці. Хоць рэсіверы адрозніваюцца па складанасці і прадукцыйнасці, усе яны падтрымліваюць 4 асноўныя функцыі: прыём, селектыўнасць, дэмадуляцыі і прайграванне. Некаторыя таксама ўключаюць ўзмацняльнікі для павышэння ўзроўню сігналу да прымальных значэнняў.

прыём

Гэта здольнасць рэсівера апрацоўваць слабыя сігналы, якія збіраюцца антэнай. Для радыёпрымача дадзеная функцыянальная магчымасць перш за ўсё звязана з адчувальнасцю. Большасць мадэляў мае некалькі каскадаў ўзмацнення, неабходнага для павышэння магутнасці сігналаў ад микровольт да вольт. Такім чынам, агульны каэфіцыент узмацнення прымача можа дасягаць парадку мільёна да аднаго.

Пачаткоўцам радыёаматарам карысна ведаць, што на адчувальнасць рэсівера ўплываюць электрычныя шумы, якія генерыруюцца ў антэнных контурах і самым прыладзе, асабліва ва ўваходных і радыёчастотных модулях. Яны ўзнікаюць пры тэрмічным ўзбуджэнні малекул правадыра і ў кампанентах ўзмацняльніка, такіх як транзістары і трубкі. У цэлым электрычны шум ад частоты не залежыць і павялічваецца з тэмпературай і шырынёй паласы.

Любыя перашкоды, прысутныя ў антэнных тэрміналах прымача, узмацняюцца разам з прымаемым сігналам. Такім чынам, існуе мяжа адчувальнасці рэсівера. Большасць сучасных мадэляў дазваляе прымаць 1 мкв або менш. Многія спецыфікацыі вызначаюць гэтую характарыстыку ў микровольтах для 10 дб. Напрыклад, адчувальнасць 0,5 мкв для 10 дб азначае, што амплітуда шуму, генераванага ў рэсіверы, прыкладна на 10 дб ніжэй сігналу ў 0,5 мкв. Інакш кажучы, ўзровень перашкод прымача складае каля 0,16 мкв. Любы сігнал ніжэй гэтага значэння будзе перакрывацца імі і не будзе чутны ў дынаміку.

На частотах да 20-30 Мгц знешні шум (атмасферны і антрапагенны) звычайна значна вышэй ўнутраных перашкод. Большасць прымачоў маюць дастатковую адчувальнасць для апрацоўкі сігналаў у гэтым частотным дыяпазоне.

селектыўнасць

Гэта здольнасць прымача настройвацца на патрабаваны сігнал і адхіляць непажаданыя. У рэсіверах выкарыстоўваюцца высокодобротные LC-фільтры для прапускання толькі вузкай паласы частот. Такім чынам, паласа прапускання прымача мае важнае значэнне для ліквідацыі непажаданых сігналаў. Селектыўнасць многіх ДВ-рэсівераў складае парадку некалькіх сотняў герц. Гэтага дастаткова для адсейвання большасці сігналаў, блізкіх да рабочай частаце. Усе радиолюбительские прымачы КВ- і СВ-дыяпазонаў павінны мець выбіральнасць каля 2500 Гц для аматарскага галасавога прыёму. Многія рэсіверы і трансівера ДВ / КВ выкарыстоўваюць пераключалых фільтры для забеспячэння аптымальнага прыёму сігналу любога тыпу.

Дэмадуляцыі, або дэтэкцыі

Гэта працэс падзелу НЧ-складнікам (гуку) з ўваходнага мадуляванага сігналу апорнай. У контурах дэмадуляцыі выкарыстоўваюцца транзістары або лямпы. Два найбольш распаўсюджаных тыпу дэтэктараў, якія ўжываюцца ў ВЧ-прымачах, - гэта дыёдны для ДВ і СВ і ідэальны змяшальнік для ДВ або КВ.

прайграванне

Фінальным працэсам прыёму з'яўляецца пераўтварэнне знойдзенага сігналу ў гукавы для падачы на дынамік ці навушнікі. Звычайна для ўзмацнення слабога выхаду з дэтэктара выкарыстоўваецца каскад з высокім каэфіцыентам. Выхад аудиоусилителя затым падаецца на дынамік ці навушнікі для прайгравання.

Большасць радиолюбительских прымачоў маюць ўнутраны дынамік і выходную гняздо для слухавак. Просты аднаступенны аудиоусилитель падыходзіць для працы з навушнікамі. Для дынаміка звычайна патрабуецца 2-х ці 3-ступеністы аудиоусилитель.

простыя рэсіверы

Першыя прымачы для радыёаматараў ўяўлялі сабой найпростыя прылады, якія складаліся з вагальнага контуру, кристаллодетектора і слухавак. Яны маглі прымаць толькі мясцовыя радыёстанцыі. Аднак крышталічны дэтэктар не здольны правільна демодулировать сігналы ДВ або КВ. Акрамя таго, адчувальнасць і селектыўнасць такой схемы недастатковыя для радиолюбительской працы. Павялічыць іх можна шляхам дадання аудиоусилителя да выхаду дэтэктара.

Радыёпрымач прамога ўзмацнення

Адчувальнасць і выбіральнасць могуць быць палепшаны шляхам дадання аднаго або некалькіх каскадаў. Гэты тып прылад называецца прымачом прамога ўзмацнення. Многія камерцыйныя СВ-рэсіверы 20-х і 30-х гг. выкарыстоўвалі такую схему. Некаторыя з іх мелі 2-4 прыступкі ўзмацнення для атрымання патрабаванай адчувальнасці і селектыўнасці.

Прыёмнік прамога пераўтварэння

Гэта просты і папулярны падыход для прыёму ДВ і КХ. Ўваходны сігнал падаецца на дэтэктар разам з РЧ ад генератара. Частата апошняга некалькі вышэй (ці ніжэй) першага, каб можна было атрымаць біццё. Напрыклад, калі на ўваходзе 7155,0 кГц, а ВЧ-генератар настроены на 7155,4 кГц, то змешваннем у дэтэктары ствараецца гукавы сігнал 400 Гц. Апошні паступае ў высокаўзроўневы ўзмацняльнік праз вельмі вузкі гукавой фільтр. Селектыўнасць ў гэтым тыпе рэсівера дасягаецца з дапамогай вагальных LC-контураў перад дэтэктарам і гукавым фільтрам паміж дэтэктарам і аудиоусилителем.

Супергетеродин

Распрацаваны ў пачатку 1930-х гадоў з мэтай ліквідацыі большасці праблем, з якімі сутыкаліся раннія тыпы радиолюбительских прымачоў. Сёння супергетеродинный рэсівер выкарыстоўваецца практычна ва ўсіх тыпах паслуг радыёсувязі, уключаючы радиолюбительские, камерцыйныя, а таксама для амплітуднай і частотнай мадуляцыі і тэлебачання. Асноўнае адрозненне ад прымачоў прамога ўзмацнення заключаецца ў пераўтварэнні уваходнага РЧ-сігналу ў прамежкавы (ПЧ).

ВЧ-узмацняльнік

Ўтрымліваюць LC-контуры, якія забяспечваюць некаторую селектыўнасць і абмежаванае ўзмацненне на патрабаванай частаце. РЧ-ўзмацняльнік таксама забяспечвае два дадатковых перавагі ў супергетеродинном прымачы. Па-першае, ён ізалюе каскады змяшальніка і лакальнага генератара ад контуру антэны. Для радыёпрымача перавага заключаецца ў тым, што саслабляюцца непажаданыя сігналы, частата якіх ўдвая вышэй патрабаванай.

генератар

Неабходны для стварэння сінусоіднага сігналу з пастаяннай амплітудай, частата якой адрозніваецца ад уваходнай апорнай на велічыню, роўную ПЧ. Генератар стварае ваганні, частата якіх можа быць альбо вышэй, альбо ніжэй апорнай. Гэты выбар вызначаецца паласой прапускання і патрабаваннямі да налады РЧ. Большасць такіх вузлоў у СВ-прымачах і ніжнім дыяпазоне аматарскіх УКХ-рэсівераў генеруюць частату вышэй ўваходных апорнай.

змяшальнік

Прызначэннем дадзенага блока з'яўляецца пераўтварэнне частоты уваходнага апорнага сігналу ў частату ПЧ-ўзмацняльніка. Змяшальнік выводзіць 4 асноўных выходных сігналу з 2 ўваходных: f _1, f _2, f ₁ + f _2, f ₁ -f _2. У супергетеродинном прымачы выкарыстоўваецца толькі альбо іх сума, альбо рознасць. Астатнія могуць выклікаць перашкоды, калі не будуць прыняты належныя меры.

ПЧ-ўзмацняльнік

Характарыстыкі ПЧ-ўзмацняльніка ў супергетеродинном прымачы лепш за ўсё апісваюцца з пункту гледжання каэфіцыента ўзмацнення (КУ) і селектыўнасці. Наогул кажучы, гэтыя параметры вызначаюцца узмацняльнікам ПЧ. Селектыўнасць ПЧ-ўзмацняльніка павінна быць роўная шырыні паласы якое ўваходзіць мадуляванага РЧ-сігналу. Калі яна больш, то любая сумежных частата прапускаецца і выклікае перашкоды. З іншага боку, калі селектыўнасць занадта вузкая, некаторыя бакавыя паласы будуць зрэзаныя. Гэта прыводзіць да страты выразнасці пры прайграванні гуку дынамікам або навушнікамі.

Аптымальная паласа прапускання караткахвалевага прымача роўная 2300-2500 Гц. Хоць некаторыя з больш высокіх бакавых палос, звязаных з маўленчымі сігналамі, выходзяць за межы 2500 Гц, іх страта істотна не ўплывае на гучанне або інфармацыю, якая перадаецца аператарам. Селектыўнасць 400-500 Гц дастатковая для працы ДВ. Гэтая вузкая паласа дапамагае адхіліць любы сігнал суседняй частоты, які можа перашкаджаць прыёму. У аматарскіх радыёпрымачах, цана якіх вышэй, выкарыстоўваюцца 2 і больш каскаду ПЧ-узмацнення з папярэднім высокоселективным крышталічным або механічным фільтрам. Пры такой кампаноўцы паміж блокамі выкарыстоўваюцца LC-контуры і пераўтваральнікі ПЧ.

Выбар прамежкавай частоты вызначаецца некалькімі фактарамі, якія ўключаюць: узмацненне, селектыўнасць і прыгнечанне сігналу. Для нізкачашчынных дыяпазонаў (80 і 40 м) ПЧ, выкарыстоўваная ў многіх сучасных радиолюбительских прымачах, роўная 455 кгц. ПЧ-ўзмацняльнікі могуць забяспечыць выдатны каэфіцыент узмацнення і селектыўнасць 400-2500 Гц.

Дэтэктары і генератары біццяў

Дэтэкцыі, або дэмадуляцыі, вызначаецца як працэс падзелу аудиочастотных кампанентаў ад мадуляванага сігналу апорнай. Дэтэктары ў супергетеродинных прымачах таксама называюць другаснымі, а першасным з'яўляецца вузел змяшальніка.

Аўтаматычнае рэгуляванне ўзмацнення

Мэтай вузла АРУ з'яўляецца падтрыманне пастаяннага ўзроўню выхаднога сігналу, нягледзячы на змены уваходнага. Радыёхвалі, якія распаўсюджваюцца праз іёнасферы, то саслабляюцца, то узмацняюцца з-за з'явы, вядомага як прытомнасці. Гэта прыводзіць да змены ўзроўню прыёму на антэнных уваходах у шырокім дыяпазоне значэнняў. Паколькі напружанне выпрастанай сігналу ў дэтэктары прапарцыйна амплітудзе прынятага, частка яго можа выкарыстоўвацца для кіравання каэфіцыентам узмацнення. Для прымачоў, якія выкарыстоўваюць лямпавыя ці npn-транзістары ў вузлах, што папярэднічаюць дэтэктару, для памяншэння КУ падаецца адмоўнае напружанне. Узмацняльнікі і змяшальнікі, якія выкарыстоўваюць pnp-транзістары, патрабуюць станоўчага напружання.

Некаторыя радиолюбительские прыёмнікі, асабліва лепшыя транзістарны, маюць ўзмацняльнік з АРУ для большага кантролю над характарыстыкамі прылады. Аўтаматычнае рэгуляванне можа мець розныя часавыя канстанты для сігналаў розных тыпаў. Сталая часу задае працягласць кантролю пасля спынення трансляцыі. Напрыклад, падчас інтэрвалаў паміж фразамі КВ-рэсівер неадкладна адновіць поўнае ўзмацненне, што выкліча раздражняльны ўсплёск шуму.

Вымярэнне сілы сігналу

У некаторых прымачах і прыёмаперадатчыкаў прадугледжаны індыкатар, які паказвае адносную сілу трансляцыі. Звычайна частка выпрастанай сігналу ПЧ ад дэтэктара падаецца на мікра- або миллиамперметр. Калі ў прымача ёсць ўзмацняльнік АРУ, то гэты вузел таксама можна выкарыстоўваць для кіравання індыкатарам. Большасць вымяральнікаў калібруюцца ў S-адзінках (ад 1 да 9), якія ўяўляюць прыблізна 6-дб змена магутнасці прыманага сігналу. Сярэдняе паказанне або S-9 служыць для індыкацыі ўзроўню ў 50 мкв. Верхняя палова шкалы S-метра калібруецца ў дэцыбелах вышэй S-9, звычайна да 60 дб. Гэта значыць, што сіла прынятага сігналу на 60 дб вышэй за 50 мкв і роўная 50 мв.

Індыкатар рэдка бывае дакладным, паколькі на яго працу ўплываюць многія фактары. Аднак ён вельмі карысны пры вызначэнні адноснай інтэнсіўнасці ўваходзяць сігналаў, а таксама пры праверцы або наладзе прымача. У многіх прыёмаперадатчыкам індыкатар служыць для адлюстравання стану функцый прылады, такіх як канчатковы ток радыёчастотнага ўзмацняльніка і выхадныя магутнасць РЧ.

Перашкоды і абмежаванні

Пачаткоўцам радыёаматарам карысна ведаць, што любы рэсівер можа адчуваць цяжкасці з прыёмам з-за трох фактараў: вонкавага і ўнутранага шуму і интерферирующих сігналаў. Знешнія перашкоды на ВЧ, асабліва ніжэй за 20 МГц, нашмат вышэй, чым унутраныя. Толькі на больш высокіх частотах вузлы прымача складаюць пагрозу для вельмі слабых сігналаў. Большасць шумоў генеруецца ў першым блоку, як у радыёчастотнай узмацняльніку, так і ў каскадзе змяшальніка. Для зніжэння ўнутраных перашкод прымача да мінімальнага ўзроўню было прыкладзена шмат намаганняў. У выніку з'явіліся малашумлівы схемы і кампаненты.

Знешнія перашкоды могуць выклікаць праблемы пры прыёме слабых сігналаў па дзвюх прычынах. Па-першае, перашкоды, ўлоўлівае антэнай, могуць маскіраваць трансляцыю. Калі апошняя знаходзіцца паблізу або ніжэй за ўзровень уваходнага шуму, прыём практычна немагчымы. Некаторыя вопытныя аператары могуць прымаць трансляцыі на ДВ нават пры вялікіх перашкодах, але голас і іншыя аматарскія сігналы ў гэтых умовах незразумелыя.