گیرنده رادیویی آماتور: مشخصات

2024 نویسنده: Trinity Chesterton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 00:31

یک آنتن رادیویی آماتور صدها و هزاران سیگنال رادیویی را به طور همزمان دریافت می کند. فرکانس آنها ممکن است بسته به ارسال در امواج بلند، متوسط، کوتاه، فوق کوتاه و باندهای تلویزیونی متفاوت باشد. ایستگاه های آماتور، دولتی، تجاری، دریایی و غیره در این بین فعالیت می کنند. دامنه سیگنال های اعمال شده به ورودی های آنتن گیرنده از کمتر از 1 میکروولت تا چندین میلی ولت متغیر است. تماس های رادیویی آماتور در سطوحی در حدود چند میکرو ولت اتفاق می افتد. هدف یک گیرنده آماتور دو چیز است: انتخاب، تقویت و کاهش مدول سیگنال رادیویی مورد نظر، و فیلتر کردن همه سیگنال های دیگر. گیرنده های آماتورهای رادیویی هم به صورت جداگانه و هم به عنوان بخشی از فرستنده گیرنده در دسترس هستند.

اجزای اصلی گیرنده

گیرنده های رادیویی Ham باید بتوانند سیگنال های بسیار ضعیف را دریافت کنند و آنها را از نویز و ایستگاه های قدرتمندی که همیشه روی آنتن هستند جدا کند. در عین حال، ثبات کافی برای حفظ و دموولاسیون آنها ضروری است. به طور کلی، عملکرد (و قیمت) یک گیرنده رادیویی به حساسیت، انتخاب پذیری و پایداری آن بستگی دارد. عوامل دیگری در ارتباط با عملیات وجود داردویژگی های دستگاه اینها شامل پوشش فرکانس و حالت‌های خواندن، حالت‌های دمودولاسیون یا تشخیص برای رادیوهای LW، MW، HF، VHF، نیازهای برق است. اگرچه گیرنده ها از نظر پیچیدگی و عملکرد متفاوت هستند، اما همه آنها از 4 عملکرد اساسی پشتیبانی می کنند: دریافت، انتخاب، دمودولاسیون و پخش. برخی از آنها همچنین تقویت کننده هایی برای افزایش سیگنال به سطوح قابل قبول دارند.

پذیرایی

این توانایی گیرنده برای کنترل سیگنال های ضعیفی است که توسط آنتن دریافت می شود. برای یک گیرنده رادیویی، این عملکرد در درجه اول به حساسیت مربوط می شود. اکثر مدل ها دارای چندین مرحله تقویت هستند که برای افزایش توان سیگنال از میکرو ولت به ولت لازم است. بنابراین، سود کلی گیرنده می تواند از یک میلیون تا یک باشد.

برای رادیو آماتورهای تازه کار مفید است که بدانند حساسیت گیرنده تحت تأثیر نویز الکتریکی تولید شده در مدارهای آنتن و خود دستگاه است، به ویژه در ماژول های ورودی و RF. آنها از تحریک حرارتی مولکول های هادی و در اجزای تقویت کننده مانند ترانزیستورها و لوله ها به وجود می آیند. به طور کلی، نویز الکتریکی مستقل از فرکانس است و با دما و پهنای باند افزایش می‌یابد.

هر گونه تداخل موجود در پایانه های آنتن گیرنده همراه با سیگنال دریافتی تقویت می شود. بنابراین، محدودیتی برای حساسیت گیرنده وجود دارد. اکثر مدل های مدرن به شما اجازه می دهند 1 میکروولت یا کمتر مصرف کنید. بسیاری از مشخصات این ویژگی را درمیکرو ولت برای 10 دسی بل به عنوان مثال، حساسیت 0.5 میکروولت برای 10 دسی بل به این معنی است که دامنه نویز تولید شده در گیرنده حدود 10 دسی بل کمتر از سیگنال 0.5 میکروولت است. به عبارت دیگر، سطح نویز گیرنده حدود 0.16 میکروولت است. هر سیگنالی که کمتر از این مقدار باشد توسط آنها پوشش داده می شود و در بلندگو شنیده نمی شود.

در فرکانس‌های حداکثر 20-30 مگاهرتز، نویز خارجی (اتمسفر و انسانی) معمولاً بسیار بیشتر از نویز داخلی است. اکثر گیرنده ها به اندازه کافی برای پردازش سیگنال ها در این محدوده فرکانس حساس هستند.

انتخاب

این توانایی گیرنده برای تنظیم سیگنال مورد نظر و رد سیگنال های ناخواسته است. گیرنده ها از فیلترهای LC با کیفیت بالا استفاده می کنند تا تنها باند باریکی از فرکانس ها را عبور دهند. بنابراین، پهنای باند گیرنده برای حذف سیگنال های ناخواسته ضروری است. گزینش پذیری بسیاری از گیرنده های DV در حد چند صد هرتز است. این برای فیلتر کردن بیشتر سیگنال های نزدیک به فرکانس کاری کافی است. تمامی گیرنده های رادیویی آماتور HF و MW باید دارای گزینش پذیری حدود 2500 هرتز برای دریافت صدای آماتور باشند. بسیاری از گیرنده ها و گیرنده های LW/HF از فیلترهای قابل تعویض برای اطمینان از دریافت بهینه هر نوع سیگنال استفاده می کنند.

Demodulation یا تشخیص

این فرآیند جداسازی مولفه فرکانس پایین (صدا) از سیگنال حامل مدوله شده ورودی است. مدارهای دمودولاسیون از ترانزیستورها یا لوله ها استفاده می کنند. دو نوع رایج ترین آشکارسازهای مورد استفاده در RFگیرنده ها، یک دیود برای LW و MW و یک میکسر ایده آل برای LW یا HF است.

پخش

فرایند نهایی دریافت، تبدیل سیگنال شناسایی شده به صدا برای ارسال به بلندگو یا هدفون است. به طور معمول، یک مرحله با بهره بالا برای تقویت خروجی آشکارساز ضعیف استفاده می شود. سپس خروجی تقویت‌کننده صدا برای پخش به بلندگو یا هدفون داده می‌شود.

بیشتر رادیوهای ham یک بلندگوی داخلی و یک جک خروجی هدفون دارند. تقویت کننده صوتی تک مرحله ای ساده مناسب برای عملکرد هدفون. بلندگو معمولاً به تقویت‌کننده صوتی ۲ یا ۳ مرحله‌ای نیاز دارد.

گیرنده های ساده

اولین گیرنده برای آماتورهای رادیویی ساده ترین دستگاه هایی بودند که از یک مدار نوسانی، یک آشکارساز کریستال و هدفون تشکیل شده بودند. آنها فقط می توانستند ایستگاه های رادیویی محلی را دریافت کنند. با این حال، یک ردیاب کریستالی قادر نیست سیگنال های LW یا SW را به درستی تحلیل کند. علاوه بر این، حساسیت و انتخاب چنین طرحی برای کار رادیویی آماتور ناکافی است. می‌توانید با افزودن یک تقویت‌کننده صدا به خروجی آشکارساز، آنها را افزایش دهید.

رادیو با تقویت مستقیم

حساسیت و گزینش پذیری را می توان با افزودن یک یا چند مرحله بهبود بخشید. به این نوع دستگاه گیرنده تقویت مستقیم می گویند. بسیاری از گیرنده های CB تجاری از دهه 20 و 30 میلادی از این طرح استفاده کرد برخی از آنها 2-4 مرحله تقویت داشتندحساسیت و گزینش مورد نیاز است.

گیرنده تبدیل مستقیم

این یک روش ساده و محبوب برای مصرف LW و HF است. سیگنال ورودی به همراه RF از ژنراتور به آشکارساز تغذیه می شود. فرکانس دومی کمی بالاتر (یا کمتر) از اولی است، به طوری که می توان ضربان را به دست آورد. به عنوان مثال، اگر ورودی 7155.0 کیلوهرتز باشد و نوسانگر RF روی 7155.4 کیلوهرتز تنظیم شده باشد، مخلوط کردن در آشکارساز یک سیگنال صوتی 400 هرتز تولید می کند. دومی از طریق یک فیلتر صوتی بسیار باریک وارد تقویت کننده سطح بالا می شود. انتخاب پذیری در این نوع گیرنده با استفاده از مدارهای LC نوسانی در جلوی آشکارساز و فیلتر صوتی بین آشکارساز و تقویت کننده صوتی به دست می آید.

Superheterodyne

در اوایل دهه 1930 طراحی شد تا بسیاری از مشکلاتی که انواع اولیه گیرنده های رادیویی آماتور با آن مواجه بودند را از بین ببرد. امروزه گیرنده سوپرهتروداین تقریباً در همه انواع خدمات رادیویی از جمله رادیو آماتور، تجاری، AM، FM و تلویزیون استفاده می شود. تفاوت اصلی با گیرنده های تقویت مستقیم، تبدیل سیگنال RF ورودی به سیگنال میانی (IF) است.

تقویت کننده HF

حاوی مدارهای LC است که مقداری گزینش پذیری و بهره محدود را در فرکانس مورد نظر فراهم می کند. تقویت کننده RF همچنین دو مزیت اضافی را در گیرنده سوپرهتروداین فراهم می کند. ابتدا مراحل میکسر و نوسان ساز محلی را از حلقه آنتن جدا می کند. برای یک گیرنده رادیویی، مزیت این است که ضعیف شده استسیگنال های ناخواسته دو برابر فرکانس مورد نظر.

ژنراتور

برای تولید یک موج سینوسی با دامنه ثابت که فرکانس آن با حامل ورودی با مقداری برابر با IF متفاوت است، لازم است. ژنراتور نوساناتی ایجاد می کند که فرکانس آنها می تواند بیشتر یا کمتر از حامل باشد. این انتخاب با توجه به پهنای باند و نیازهای تنظیم RF تعیین می شود. بیشتر این گره‌ها در گیرنده‌های MW و گیرنده‌های آماتور VHF باند پایین، فرکانس بالاتری از حامل ورودی تولید می‌کنند.

میکسر

هدف این بلوک تبدیل فرکانس سیگنال حامل ورودی به فرکانس تقویت کننده IF است. میکسر 4 خروجی اصلی را از 2 ورودی خروجی می دهد: f₁، f₂، f₁+f ₂، f₁-f_{2. در یک گیرنده سوپرهتروداین فقط از مجموع یا تفاوت آنها استفاده می شود. اگر اقدامات مناسب انجام نشود، سایرین ممکن است تداخل ایجاد کنند.}

تقویت کننده IF

عملکرد یک تقویت کننده IF در یک گیرنده سوپرهتروداین به بهترین وجه از نظر بهره (GA) و گزینش پذیری توصیف می شود. به طور کلی، این پارامترها توسط تقویت کننده IF تعیین می شوند. گزینش پذیری تقویت کننده IF باید برابر با پهنای باند سیگنال RF مدوله شده ورودی باشد. اگر بزرگتر باشد، هر فرکانس مجاور نادیده گرفته می شود و باعث تداخل می شود. از طرف دیگر، اگر گزینش پذیری خیلی باریک باشد، برخی از نوارهای کناری بریده می شوند. این باعث از بین رفتن وضوح هنگام پخش صدا از طریق بلندگو یا هدفون می شود.

پهنای باند بهینه برای یک گیرنده موج کوتاه 2300-2500 هرتز است. اگرچه برخی از باندهای جانبی بالاتر مرتبط با گفتار فراتر از 2500 هرتز هستند، اما از دست دادن آنها تأثیر قابل توجهی بر صدا یا اطلاعات منتقل شده توسط اپراتور ندارد. گزینش پذیری 400-500 هرتز برای عملکرد DW کافی است. این پهنای باند باریک به رد هر سیگنال فرکانس مجاور که ممکن است در دریافت اختلال ایجاد کند کمک می کند. رادیوهای آماتور با قیمت بالاتر از 2 یا چند مرحله بهره IF استفاده می کنند که قبل از آن یک فیلتر کریستالی یا مکانیکی بسیار انتخابی وجود دارد. این طرح‌بندی از مدارهای LC و مبدل‌های IF بین بلوک‌ها استفاده می‌کند.

انتخاب فرکانس میانی توسط عوامل متعددی تعیین می شود که عبارتند از: افزایش، انتخاب پذیری و سرکوب سیگنال. برای باندهای فرکانس پایین (80 و 40 متر)، IF مورد استفاده در بسیاری از گیرنده های رادیویی آماتور مدرن 455 کیلوهرتز است. تقویت کننده های IF می توانند بهره و گزینش عالی از 400-2500 هرتز را ارائه دهند.

آشکارسازها و ژنراتورهای ضربان

تشخیص یا دمودولاسیون به عنوان فرآیند جداسازی اجزای فرکانس صوتی از سیگنال حامل مدوله شده تعریف می شود. آشکارسازهای موجود در گیرنده‌های سوپرهتروداین ثانویه نیز نامیده می‌شوند و اولیه، مجموعه میکسر است.

کنترل افزایش خودکار

هدف گره AGC حفظ سطح خروجی ثابت با وجود تغییرات در ورودی است. انتشار امواج رادیویی از طریق یونوسفرتضعیف و سپس به دلیل پدیده ای به نام محو شدن تشدید می شود. این منجر به تغییر در سطح دریافت در ورودی های آنتن در طیف گسترده ای از مقادیر می شود. از آنجایی که ولتاژ سیگنال تصحیح شده در آشکارساز متناسب با دامنه سیگنال دریافتی است، می توان از بخشی از آن برای کنترل بهره استفاده کرد. برای گیرنده هایی که از ترانزیستورهای لوله یا NPN در گره های قبل از آشکارساز استفاده می کنند، یک ولتاژ منفی برای کاهش بهره اعمال می شود. تقویت کننده ها و میکسرهایی که از ترانزیستورهای PNP استفاده می کنند به ولتاژ مثبت نیاز دارند.

برخی از رادیوهای ژامبون، به ویژه رادیوهای ترانزیستوری بهتر، دارای تقویت کننده AGC برای کنترل بیشتر بر عملکرد دستگاه هستند. تنظیم خودکار ممکن است ثابت های زمانی متفاوتی برای انواع سیگنال های مختلف داشته باشد. ثابت زمانی مدت زمان کنترل را پس از پایان پخش مشخص می کند. به عنوان مثال، در طول فواصل بین عبارات، گیرنده HF بلافاصله افزایش کامل را از سر می گیرد، که باعث انفجار آزاردهنده نویز می شود.

اندازه گیری قدرت سیگنال

برخی گیرنده ها و فرستنده ها دارای نشانگری هستند که قدرت نسبی پخش را نشان می دهد. به طور معمول، بخشی از سیگنال IF تصحیح شده از آشکارساز به یک میکرو یا میلی‌متر اعمال می‌شود. اگر گیرنده دارای تقویت کننده AGC باشد، می توان از این گره برای کنترل نشانگر نیز استفاده کرد. بیشتر کنتورها در واحدهای S (1 تا 9) کالیبره شده‌اند، که نشان‌دهنده تغییر تقریباً 6 دسی بل در قدرت سیگنال دریافتی است. قرائت میانی یا S-9 برای نشان دادن سطح 50 میکروولت استفاده می شود. مقیاس نیمه بالاییS-meter بر حسب دسی بل بالاتر از S-9، معمولاً تا 60 دسی بل کالیبره می شود. این بدان معناست که قدرت سیگنال دریافتی 60 دسی بل بالاتر از 50 میکروولت و برابر با 50 میلی ولت است.

این اندیکاتور به ندرت دقیق است زیرا عوامل زیادی بر عملکرد آن تأثیر می گذارند. با این حال، هنگام تعیین شدت نسبی سیگنال های دریافتی، و هنگام بررسی یا تنظیم گیرنده بسیار مفید است. در بسیاری از فرستنده‌ها، LED برای نشان دادن وضعیت ویژگی‌های دستگاه مانند جریان خروجی تقویت‌کننده RF و توان خروجی RF استفاده می‌شود.

تداخل و محدودیت

برای مبتدیان خوب است بدانند که هر گیرنده ای می تواند به دلیل سه عامل: نویز خارجی و داخلی و سیگنال های مزاحم، با مشکلات دریافت مواجه شود. تداخل RF خارجی، به خصوص زیر 20 مگاهرتز، بسیار بیشتر از تداخل داخلی است. تنها در فرکانس‌های بالاتر است که گره‌های گیرنده سیگنال‌های بسیار ضعیف را تهدید می‌کنند. بیشتر نویز در بلوک اول، هم در تقویت کننده RF و هم در مرحله میکسر ایجاد می شود. تلاش زیادی برای کاهش تداخل گیرنده داخلی به حداقل سطح انجام شده است. نتیجه مدارها و قطعات کم نویز است.

تداخل خارجی به دو دلیل می تواند هنگام دریافت سیگنال های ضعیف مشکل ایجاد کند. اول، تداخل دریافت شده توسط آنتن می تواند پخش را پنهان کند. اگر دومی نزدیک یا کمتر از سطح نویز ورودی باشد، دریافت تقریبا غیرممکن است. برخی از اپراتورهای باتجربه می توانند حتی با تداخل شدید، پخش بر روی LW دریافت کنند، اما صدا و سایر سیگنال های آماتور در این شرایط قابل درک نیستند.