Mėgėjiška radijo antena vienu metu priima šimtus ir tūkstančius radijo signalų. Jų dažniai gali skirtis priklausomai nuo perdavimo ilgomis, vidutinėmis, trumpomis, ultratrumpomis bangomis ir televizijos juostomis. Tarp jų veikia mėgėjų, vyriausybinės, komercinės, jūrų ir kitos stotys. Imtuvo antenos įvestims perduodamų signalų amplitudės svyruoja nuo mažiau nei 1 μV iki daugelio milivoltų. Mėgėjiški radijo kontaktai būna kelių mikrovoltų lygiu. Mėgėjiško imtuvo paskirtis dvejopa: pasirinkti, sustiprinti ir demoduliuoti norimą radijo signalą, o visus kitus išfiltruoti. Radijo mėgėjų imtuvus galima įsigyti tiek atskirai, tiek kaip siųstuvo-imtuvo dalį.
Pagrindiniai imtuvo komponentai
Ham radijo imtuvai turi sugebėti paimti itin silpnus signalus, atskirti juos nuo triukšmo ir nuolat transliuojamų galingų stočių. Tuo pačiu metu jų išlaikymui ir demoduliacijai būtinas pakankamas stabilumas. Apskritai radijo imtuvo veikimas (ir kaina) priklauso nuo jo jautrumo, selektyvumo ir stabilumo. Yra ir kitų su veikimu susijusių veiksniųįrenginio charakteristikos. Tai apima dažnio aprėptį ir skaitymą, LW, MW, HF, VHF radijo aparatų demoduliavimo arba aptikimo režimus, galios reikalavimus. Nors imtuvai skiriasi sudėtingumu ir našumu, jie visi palaiko 4 pagrindines funkcijas: priėmimą, selektyvumą, demoduliavimą ir atkūrimą. Kai kuriuose taip pat yra stiprintuvų, kad padidintų signalą iki priimtino lygio.
Priėmimas
Tai imtuvo gebėjimas valdyti silpnus antenos fiksuojamus signalus. Radijo imtuvui ši funkcija visų pirma susijusi su jautrumu. Daugumoje modelių yra keli stiprinimo etapai, reikalingi norint padidinti signalo galią nuo mikrovoltų iki voltų. Taigi bendras imtuvo padidėjimas gali būti nuo milijono iki vieno.
Naujantiems radijo mėgėjams naudinga žinoti, kad imtuvo jautrumą veikia antenos grandinėse ir pačiame įrenginyje, ypač įvesties ir RF moduliuose, generuojamas elektrinis triukšmas. Jie atsiranda dėl terminio laidininkų molekulių sužadinimo ir stiprintuvo komponentų, tokių kaip tranzistoriai ir vamzdeliai. Apskritai elektrinis triukšmas nepriklauso nuo dažnio ir didėja didėjant temperatūrai bei pralaidumui.
Bet kokie trukdžiai, esantys imtuvo antenos gnybtuose, stiprinami kartu su gaunamu signalu. Taigi imtuvo jautrumas yra ribojamas. Dauguma šiuolaikinių modelių leidžia paimti 1 mikrovoltą ar mažiau. Daugelis specifikacijų apibrėžia šią savybęmikrovoltų 10 dB. Pavyzdžiui, 0,5 µV jautrumas 10 dB reiškia, kad imtuve generuojamo triukšmo amplitudė yra maždaug 10 dB mažesnė nei 0,5 µV signalo. Kitaip tariant, imtuvo triukšmo lygis yra apie 0,16 μV. Bet koks signalas, mažesnis už šią vertę, bus uždengtas ir nebus girdimas garsiakalbyje.
Dažniuose iki 20–30 MHz išorinis triukšmas (atmosferinis ir antropogeninis) paprastai yra daug didesnis nei vidinis. Dauguma imtuvų yra pakankamai jautrūs, kad galėtų apdoroti signalus šiame dažnių diapazone.
Atrankumas
Tai imtuvo galimybė prisiderinti prie norimo signalo ir atmesti nepageidaujamus. Imtuvai naudoja aukštos kokybės LC filtrus, kad praleistų tik siaurą dažnių juostą. Taigi imtuvo pralaidumas yra būtinas norint pašalinti nepageidaujamus signalus. Daugelio DV imtuvų selektyvumas siekia kelis šimtus hercų. To pakanka, kad būtų galima išfiltruoti daugumą signalų, artimų veikimo dažniui. Visi HF ir MW mėgėjiški radijo imtuvai turi turėti apie 2500 Hz selektyvumą mėgėjiškam balso priėmimui. Daugelis LW/HF imtuvų ir siųstuvų-imtuvų naudoja perjungiamus filtrus, kad būtų užtikrintas optimalus bet kokio tipo signalo priėmimas.
Demoduliacija arba aptikimas
Tai žemo dažnio komponento (garso) atskyrimo nuo įeinančio moduliuoto nešiklio signalo procesas. Demoduliavimo grandinėse naudojami tranzistoriai arba vamzdeliai. Du dažniausiai naudojami radijo dažnių detektorių tipaiimtuvai, yra LW ir MW diodas ir idealus maišytuvas LW arba HF.
Atkūrimas
Paskutinis priėmimo procesas yra aptikto signalo pavertimas garsu, kuris bus tiekiamas į garsiakalbį arba ausines. Paprastai silpnam detektoriaus išėjimui sustiprinti naudojama didelio stiprinimo pakopa. Tada garso stiprintuvo išvestis tiekiama į garsiakalbį arba ausines, kad būtų galima atkurti.
Dauguma kumpio radijo turi vidinį garsiakalbį ir ausinių išvesties lizdą. Paprastas vienos pakopos garso stiprintuvas, tinkantis naudoti ausinėmis. Paprastai garsiakalbiui reikalingas 2 arba 3 pakopų garso stiprintuvas.
Paprasti imtuvai
Pirmieji radijo mėgėjų imtuvai buvo paprasčiausi įrenginiai, sudaryti iš virpesių grandinės, kristalų detektoriaus ir ausinių. Jie galėjo priimti tik vietines radijo stotis. Tačiau kristalų detektorius negali tinkamai demoduliuoti LW arba SW signalų. Be to, tokios schemos jautrumas ir selektyvumas yra nepakankamas radijo mėgėjų darbui. Galite juos padidinti pridėję garso stiprintuvą prie detektoriaus išvesties.
Tiesioginis sustiprintas radijas
Jautrumą ir selektyvumą galima pagerinti pridedant vieną ar daugiau etapų. Šio tipo įrenginys vadinamas tiesioginio stiprinimo imtuvu. Daugelis komercinių 20 ir 30 metų CB imtuvų naudojo šią schemą. Kai kurie iš jų turėjo 2–4 stiprinimo etapusreikalingas jautrumas ir selektyvumas.
Tiesioginis konversijos imtuvas
Tai paprastas ir populiarus būdas naudoti LW ir HF. Įvesties signalas tiekiamas į detektorių kartu su RF iš generatoriaus. Pastarojo dažnis yra šiek tiek didesnis (arba mažesnis) nei pirmasis, todėl galima pasiekti ritmą. Pavyzdžiui, jei įvestis yra 7155,0 kHz, o RF osciliatorius nustatytas į 7155,4 kHz, tada maišymas detektoriuje sukuria 400 Hz garso signalą. Pastarasis į aukšto lygio stiprintuvą patenka per labai siaurą garso filtrą. Šio tipo imtuvų selektyvumas pasiekiamas naudojant svyruojančias LC grandines prieš detektorių ir garso filtrą tarp detektoriaus ir garso stiprintuvo.
Superheterodinas
Sukurta XX amžiaus trečiojo dešimtmečio pradžioje, siekiant pašalinti daugumą problemų, su kuriomis susiduria ankstyvųjų tipų mėgėjų radijo imtuvai. Šiandien superheterodino imtuvas naudojamas praktiškai visų tipų radijo paslaugoms, įskaitant mėgėjišką radiją, komercinę, AM, FM ir televiziją. Pagrindinis skirtumas nuo tiesioginio stiprinimo imtuvų yra gaunamo RF signalo pavertimas tarpiniu signalu (IF).
HF stiprintuvas
Sudėtyje yra LC grandinių, kurios suteikia tam tikrą selektyvumą ir ribotą stiprinimą norimu dažniu. RF stiprintuvas taip pat suteikia du papildomus pranašumus superheterodino imtuve. Pirma, jis izoliuoja maišytuvo ir vietinio osciliatoriaus etapus nuo antenos kilpos. Radijo imtuvo pranašumas yra tas, kad jis yra slopinamasnepageidaujami signalai dvigubai didesni už norimą dažnį.
Generatorius
Reikalinga sukurti pastovios amplitudės sinusinę bangą, kurios dažnis skiriasi nuo įeinančio nešlio dydžiu, lygiu IF. Generatorius sukuria svyravimus, kurių dažnis gali būti didesnis arba mažesnis nei nešiklio. Šį pasirinkimą lemia pralaidumo ir RF derinimo reikalavimai. Dauguma šių mazgų MW imtuvuose ir žemo dažnio mėgėjiškuose VHF imtuvuose generuoja dažnį, viršijantį įvesties nešiklį.
Mikseris
Šio bloko tikslas yra konvertuoti gaunamo nešlio signalo dažnį į IF stiprintuvo dažnį. Maišytuvas išveda 4 pagrindinius išėjimus iš 2 įėjimų: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. Superheterodino imtuve naudojama tik jų suma arba skirtumas. Kiti gali sukelti trikdžius, jei nesiimsite tinkamų priemonių.
IF stiprintuvas
Superheterodino imtuve esantį IF stiprintuvo veikimą geriausiai apibūdina stiprinimas (GA) ir selektyvumas. Paprastai tariant, šiuos parametrus nustato IF stiprintuvas. IF stiprintuvo selektyvumas turi būti lygus įeinančio moduliuoto RF signalo pralaidumui. Jei jis didesnis, bet koks gretimas dažnis praleidžiamas ir sukelia trikdžius. Kita vertus, jei selektyvumas yra per siauras, kai kurios šoninės juostos bus nukirptos. Dėl to prarandamas aiškumas leidžiant garsą per garsiakalbį arba ausines.
Optimalus trumpųjų bangų imtuvo dažnių juostos plotis yra 2300–2500 Hz. Nors kai kurios aukštesnės šoninės juostos, susijusios su kalba, viršija 2500 Hz, jų praradimas neturi reikšmingos įtakos operatoriaus perduodamam garsui ar informacijai. DW darbui pakanka 400–500 Hz selektyvumo. Šis siauras dažnių juostos plotis padeda atmesti bet kokį gretimų dažnių signalą, kuris gali trikdyti priėmimą. Didesnės kainos mėgėjiški radijo imtuvai naudoja 2 ar daugiau IF stiprinimo pakopų, prieš kurias yra labai selektyvus kristalinis arba mechaninis filtras. Šiame išdėstyme tarp blokų naudojamos LC grandinės ir IF keitikliai.
Tarpinio dažnio pasirinkimą lemia keli veiksniai, įskaitant stiprinimą, selektyvumą ir signalo slopinimą. Žemų dažnių juostose (80 ir 40 m) daugelyje šiuolaikinių mėgėjų radijo imtuvų IF yra 455 kHz. IF stiprintuvai gali užtikrinti puikų stiprinimą ir selektyvumą nuo 400 iki 2500 Hz.
Detektoriai ir ritmų generatoriai
Aptikimas arba demoduliavimas apibrėžiamas kaip garso dažnio komponentų atskyrimo nuo moduliuoto nešiklio signalo procesas. Superheterodino imtuvų detektoriai taip pat vadinami antriniais, o pirminis yra maišytuvo mazgas.
Automatinis stiprinimo valdymas
AGC mazgo paskirtis yra išlaikyti pastovų išvesties lygį nepaisant įvesties pokyčių. Radijo bangos, sklindančios per jonosferąsusilpnėja, tada sustiprėja dėl reiškinio, žinomo kaip blukimas. Dėl to antenos įvesties priėmimo lygis pasikeičia įvairiais verčių diapazonais. Kadangi ištaisyto signalo įtampa detektoriuje yra proporcinga priimamo amplitudei, dalis jos gali būti naudojama stiprinimo valdymui. Imtuvams, naudojantiems vamzdinius arba NPN tranzistorius mazguose prieš detektorių, siekiant sumažinti stiprinimą, taikoma neigiama įtampa. Stiprintuvams ir maišytuvams, naudojantiems PNP tranzistorius, reikalinga teigiama įtampa.
Kai kurie radijo imtuvai, ypač geresni tranzistoriniai, turi AGC stiprintuvą, kad būtų galima geriau valdyti įrenginio veikimą. Automatinis reguliavimas skirtingų tipų signalams gali turėti skirtingas laiko konstantas. Laiko konstanta nurodo valdymo trukmę pasibaigus transliacijai. Pavyzdžiui, per intervalus tarp frazių HF imtuvas iš karto vėl pradės stiprinti, o tai sukels erzinantį triukšmo pliūpsnį.
Signalo stiprumo matavimas
Kai kuriuose imtuvuose ir siųstuvuose-imtuvuose yra indikatorius, rodantis santykinį transliacijos stiprumą. Paprastai dalis ištaisyto IF signalo iš detektoriaus yra nukreipiama į mikro- arba miliampermetrą. Jei imtuve yra AGC stiprintuvas, tai šis mazgas taip pat gali būti naudojamas indikatoriui valdyti. Dauguma skaitiklių kalibruojami S vienetais (nuo 1 iki 9), o tai reiškia maždaug 6 dB gaunamo signalo stiprumo pokytį. Vidurinis rodmuo arba S-9 naudojamas 50 µV lygiui nurodyti. Viršutinė skalės pusėS-metras kalibruojamas decibelais virš S-9, paprastai iki 60 dB. Tai reiškia, kad gaunamo signalo stiprumas yra 60 dB didesnis nei 50 µV ir lygus 50 mV.
Rodiklis retai būna tikslus, nes jo veikimui įtakos turi daug veiksnių. Tačiau tai labai naudinga nustatant santykinį gaunamų signalų intensyvumą, tikrinant ar derinant imtuvą. Daugelyje siųstuvų-imtuvų šviesos diodas naudojamas įrenginio funkcijų, tokių kaip RF stiprintuvo išėjimo srovė ir RF išėjimo galia, būsenai rodyti.
Trikdžiai ir apribojimai
Pradedantiesiems pravartu žinoti, kad bet kuris imtuvas gali susidurti su priėmimo sunkumais dėl trijų veiksnių: išorinio ir vidinio triukšmo bei trikdančių signalų. Išoriniai RF trukdžiai, ypač mažesni nei 20 MHz, yra daug didesni nei vidiniai. Tik aukštesniuose dažniuose imtuvo mazgai kelia grėsmę itin silpniems signalams. Didžioji dalis triukšmo generuojama pirmame bloke – tiek RF stiprintuve, tiek maišytuvo stadijoje. Buvo dedama daug pastangų siekiant sumažinti vidinius imtuvo trikdžius iki minimumo. Rezultatas – žemo triukšmo grandinės ir komponentai.
Išoriniai trukdžiai gali sukelti problemų priimant silpnus signalus dėl dviejų priežasčių. Pirma, antenos užfiksuoti trukdžiai gali užmaskuoti transliaciją. Jei pastarasis yra arti įeinančio triukšmo lygio arba žemiau jo, priėmimas beveik neįmanomas. Kai kurie patyrę operatoriai gali priimti transliacijas LW net ir esant dideliems trukdžiams, tačiau tokiomis sąlygomis balso ir kiti mėgėjų signalai yra nesuprantami.
