Eine Amateurfunkantenne empfängt Hunderte und Tausende von Funksignalen gleichzeitig. Ihre Frequenzen können je nach Übertragung auf Lang-, Mittel-, Kurz-, Ultrakurzwellen und Fernsehbändern variieren. Dazwischen operieren Amateur-, Regierungs-, Handels-, See- und andere Stationen. Die Amplituden der an den Antenneneingängen des Empfängers anliegenden Signale variieren von weniger als 1 µV bis zu vielen Millivolt. Amateurfunkkontakte treten bei Pegeln in der Größenordnung von wenigen Mikrovolt auf. Der Zweck eines Amateurempfängers ist zweierlei: das gewünschte Funksignal auszuwählen, zu verstärken und zu demodulieren und alle anderen herauszufiltern. Empfänger für Funkamateure sind sowohl separat als auch als Teil des Transceivers erhältlich.
Hauptkomponenten des Empfängers
Amateurfunkempfänger müssen in der Lage sein, extrem schwache Signale aufzunehmen und sie von dem Rauschen und den starken Sendern zu trennen, die immer auf Sendung sind. Gleichzeitig ist für ihre Retention und Demodulation eine ausreichende Stabilität erforderlich. Im Allgemeinen hängt die Leistung (und der Preis) eines Funkempfängers von seiner Empfindlichkeit, Selektivität und Stabilität ab. Es gibt andere Faktoren, die mit dem Betrieb zusammenhängenGeräteeigenschaften. Dazu gehören Frequenzabdeckung und Lese-, Demodulations- oder Erkennungsmodi für LW-, MW-, HF-, VHF-Funkgeräte, Leistungsanforderungen. Obwohl sich die Empfänger in Komplexität und Leistung unterscheiden, unterstützen sie alle 4 Grundfunktionen: Empfang, Selektivität, Demodulation und Wiedergabe. Einige enth alten auch Verstärker, um das Signal auf akzeptable Pegel zu verstärken.
Empfang
Dies ist die Fähigkeit des Empfängers, die von der Antenne empfangenen schwachen Signale zu verarbeiten. Bei einem Funkempfänger bezieht sich diese Funktionalität hauptsächlich auf die Empfindlichkeit. Die meisten Modelle verfügen über mehrere Verstärkungsstufen, die erforderlich sind, um die Signalleistung von Mikrovolt auf Volt zu erhöhen. Somit kann die Gesamtverstärkung des Empfängers in der Größenordnung von einer Million zu eins liegen.
Für unerfahrene Funkamateure ist es hilfreich zu wissen, dass die Empfindlichkeit des Empfängers durch elektrisches Rauschen beeinflusst wird, das in den Antennenkreisen und im Gerät selbst erzeugt wird, insbesondere in den Eingangs- und HF-Modulen. Sie entstehen durch thermische Anregung von Leitermolekülen und in Verstärkerkomponenten wie Transistoren und Röhren. Im Allgemeinen ist elektrisches Rauschen frequenzunabhängig und nimmt mit Temperatur und Bandbreite zu.
An den Antennenanschlüssen des Empfängers vorhandene Störungen werden zusammen mit dem empfangenen Signal verstärkt. Somit gibt es eine Grenze für die Empfindlichkeit des Empfängers. Bei den meisten modernen Modellen können Sie 1 Mikrovolt oder weniger aufnehmen. Viele Spezifikationen definieren diese Eigenschaft inMikrovolt für 10 dB. Beispielsweise bedeutet eine Empfindlichkeit von 0,5 µV für 10 dB, dass die Amplitude des im Empfänger erzeugten Rauschens etwa 10 dB niedriger ist als das 0,5-µV-Signal. Mit anderen Worten beträgt der Rauschpegel des Empfängers etwa 0,16 μV. Alle Signale unterhalb dieses Wertes werden von ihnen abgedeckt und sind nicht im Lautsprecher zu hören.
Bei Frequenzen bis zu 20-30 MHz ist das externe Rauschen (atmosphärisch und anthropogen) normalerweise viel höher als das interne Rauschen. Die meisten Empfänger sind empfindlich genug, um Signale in diesem Frequenzbereich zu verarbeiten.
Selektivität
Dies ist die Fähigkeit des Empfängers, sich auf das gewünschte Signal einzustellen und unerwünschte Signale abzulehnen. Die Empfänger verwenden hochwertige LC-Filter, um nur ein schmales Frequenzband durchzulassen. Daher ist die Empfängerbandbreite wesentlich, um unerwünschte Signale zu eliminieren. Die Selektivität vieler DV-Receiver liegt in der Größenordnung von mehreren hundert Hertz. Dies reicht aus, um die meisten Signale nahe der Betriebsfrequenz herauszufiltern. Alle KW- und MW-Amateurfunkempfänger müssen für den Amateursprachempfang eine Selektivität von ca. 2500 Hz aufweisen. Viele LW/HF-Empfänger und -Transceiver verwenden sch altbare Filter, um den optimalen Empfang jeder Art von Signal zu gewährleisten.
Demodulation oder Erkennung
Dies ist der Prozess der Trennung der niederfrequenten Komponente (Ton) vom eingehenden modulierten Trägersignal. Demodulationssch altungen verwenden Transistoren oder Röhren. Die beiden häufigsten Arten von Detektoren, die in der HF verwendet werdenEmpfänger, ist eine Diode für LW und MW und ein idealer Mischer für LW oder HF.
Wiedergabe
Der letzte Empfangsprozess besteht darin, das erkannte Signal in Ton umzuwandeln, der dem Lautsprecher oder Kopfhörer zugeführt wird. Typischerweise wird eine Hochverstärkungsstufe verwendet, um die schwache Detektorausgabe zu verstärken. Der Ausgang des Audioverstärkers wird dann zur Wiedergabe an einen Lautsprecher oder Kopfhörer geleitet.
Die meisten Amateurfunkgeräte haben einen internen Lautsprecher und einen Kopfhörerausgang. Ein einfacher einstufiger Audioverstärker, der für den Kopfhörerbetrieb geeignet ist. Der Lautsprecher benötigt normalerweise einen 2- oder 3-stufigen Audioverstärker.
Einfache Empfänger
Die ersten Empfänger für Funkamateure waren die einfachsten Geräte, die aus einem Schwingkreis, einem Quarzdetektor und Kopfhörern bestanden. Sie konnten nur lokale Radiosender empfangen. Ein Quarzdetektor ist jedoch nicht in der Lage, LW- oder SW-Signale korrekt zu demodulieren. Außerdem ist die Empfindlichkeit und Selektivität eines solchen Schemas für Amateurfunkarbeiten unzureichend. Sie können sie erhöhen, indem Sie einen Audioverstärker zum Ausgang des Detektors hinzufügen.
Direkt verstärktes Radio
Sensitivität und Selektivität können durch Hinzufügen einer oder mehrerer Stufen verbessert werden. Diese Art von Gerät wird als Direktverstärkungsempfänger bezeichnet. Viele handelsübliche CB-Empfänger aus den 20er und 30er Jahren dieses Schema verwendet. Einige von ihnen mussten 2-4 Verstärkungsstufen bekommenerforderliche Empfindlichkeit und Selektivität.
Empfänger mit Direktumwandlung
Dies ist ein einfacher und beliebter Ansatz zur Einnahme von LW und HF. Das Eingangssignal wird dem Detektor zusammen mit der HF vom Generator zugeführt. Die Frequenz des letzteren ist etwas höher (oder niedriger) als die des ersteren, so dass ein Schweben erzielt werden kann. Wenn beispielsweise der Eingang 7155,0 kHz beträgt und der HF-Oszillator auf 7155,4 kHz eingestellt ist, erzeugt das Mischen im Detektor ein 400-Hz-Audiosignal. Letzterer gelangt durch einen sehr schmalen Schallfilter in den Hochpegelverstärker. Die Selektivität wird bei diesem Empfängertyp durch LC-Schwingkreise vor dem Detektor und einem Audiofilter zwischen dem Detektor und dem Audioverstärker erreicht.
Überlagerung
Entwickelt in den frühen 1930er Jahren, um die meisten Probleme zu beseitigen, mit denen frühe Arten von Amateurfunkempfängern konfrontiert waren. Heutzutage wird der Überlagerungsempfänger in praktisch allen Arten von Funkdiensten verwendet, einschließlich Amateurfunk, kommerziellem, AM, FM und Fernsehen. Der Hauptunterschied zu Empfängern mit Direktverstärkung besteht in der Umwandlung des eingehenden HF-Signals in ein Zwischensignal (ZF).
HF-Verstärker
Enthält LC-Sch altkreise, die eine gewisse Selektivität und begrenzte Verstärkung bei der gewünschten Frequenz bieten. Der HF-Verstärker bietet auch zwei zusätzliche Vorteile in einem Überlagerungsempfänger. Erstens isoliert es die Mischer- und Lokaloszillatorstufen von der Antennenschleife. Für einen Funkempfänger besteht der Vorteil darin, dass er gedämpft wirdunerwünschte Signale doppelt so hoch wie die gewünschte Frequenz.
Generator
Wird benötigt, um eine Sinuswelle mit konstanter Amplitude zu erzeugen, deren Frequenz sich vom ankommenden Träger um einen Betrag gleich der ZF unterscheidet. Der Generator erzeugt Schwingungen, deren Frequenz entweder höher oder niedriger als der Träger sein kann. Diese Wahl wird durch die Anforderungen an die Bandbreite und die HF-Abstimmung bestimmt. Die meisten dieser Knoten in MW-Empfängern und UKW-Amateurempfängern im unteren Bandbereich erzeugen eine Frequenz oberhalb des Eingangsträgers.
Mixer
Der Zweck dieses Blocks besteht darin, die Frequenz des eingehenden Trägersignals auf die Frequenz des ZF-Verstärkers umzuwandeln. Der Mixer gibt 4 Hauptausgänge von 2 Eingängen aus: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. In einem Überlagerungsempfänger wird nur entweder ihre Summe oder ihre Differenz verwendet. Andere können Störungen verursachen, wenn keine geeigneten Maßnahmen ergriffen werden.
ZF-Verstärker
Die Leistung eines ZF-Verstärkers in einem Überlagerungsempfänger lässt sich am besten in Bezug auf Verstärkung (GA) und Selektivität beschreiben. Diese Parameter werden im Allgemeinen vom ZF-Verstärker bestimmt. Die Selektivität des ZF-Verstärkers muss gleich der Bandbreite des eingehenden modulierten HF-Signals sein. Wenn sie größer ist, wird jede benachbarte Frequenz übersprungen und verursacht Interferenzen. Wenn andererseits die Selektivität zu eng ist, werden einige Seitenbänder abgeschnitten. Dies führt zu einem Verlust an Klarheit, wenn Ton über Lautsprecher oder Kopfhörer wiedergegeben wird.
Die optimale Bandbreite für einen Kurzwellenempfänger beträgt 2300–2500 Hz. Obwohl sich einige der mit Sprache verbundenen höheren Seitenbänder über 2500 Hz hinaus erstrecken, beeinflusst ihr Verlust den Ton oder die vom Bediener übermittelten Informationen nicht wesentlich. Die Selektivität von 400–500 Hz ist für den Betrieb des DW ausreichend. Diese schmale Bandbreite hilft dabei, benachbarte Frequenzsignale zu unterdrücken, die den Empfang stören könnten. Höherpreisige Amateurfunkgeräte verwenden 2 oder mehr ZF-Verstärkungsstufen, denen ein hochselektiver Quarz oder ein mechanischer Filter vorgesch altet ist. Dieses Layout verwendet LC-Sch altungen und ZF-Wandler zwischen den Blöcken.
Die Wahl der Zwischenfrequenz wird von mehreren Faktoren bestimmt, darunter: Verstärkung, Selektivität und Signalunterdrückung. Für die niedrigen Frequenzbänder (80 und 40 m) beträgt die in vielen modernen Amateurfunkempfängern verwendete ZF 455 kHz. ZF-Verstärker können eine hervorragende Verstärkung und Selektivität von 400-2500 Hz bieten.
Detektoren und Schlaggeneratoren
Erkennung oder Demodulation ist definiert als der Prozess der Trennung von Tonfrequenzkomponenten von einem modulierten Trägersignal. Die Detektoren in Überlagerungsempfängern werden auch als sekundäre bezeichnet, und der primäre ist die Mischerbaugruppe.
Automatische Verstärkungsregelung
Der Zweck des AGC-Knotens besteht darin, trotz Änderungen im Eingang einen konstanten Ausgangspegel aufrechtzuerh alten. Radiowellen breiten sich durch die Ionosphäre ausaufgrund eines Phänomens, das als Fading bekannt ist, abschwächen und dann intensivieren. Dies führt zu einer Änderung des Empfangspegels an den Antenneneingängen in einem weiten Wertebereich. Da die Spannung des gleichgerichteten Signals im Detektor proportional zur Amplitude des empfangenen Signals ist, kann ein Teil davon zur Steuerung der Verstärkung verwendet werden. Bei Empfängern, die Röhren- oder NPN-Transistoren in den Knoten vor dem Detektor verwenden, wird eine negative Spannung angelegt, um die Verstärkung zu verringern. Verstärker und Mischer mit PNP-Transistoren benötigen eine positive Spannung.
Einige Amateurfunkgeräte, insbesondere die besseren mit Transistoren, haben einen AGC-Verstärker für mehr Kontrolle über die Leistung des Geräts. Die automatische Anpassung kann für unterschiedliche Sign altypen unterschiedliche Zeitkonstanten haben. Die Zeitkonstante gibt die Dauer der Regelung nach Beendigung der Sendung an. Beispielsweise nimmt der HF-Empfänger während der Pausen zwischen den Sätzen sofort wieder die volle Verstärkung auf, was einen störenden Rauschstoß verursacht.
Messung der Signalstärke
Einige Empfänger und Transceiver haben eine Anzeige, die die relative Stärke der Übertragung anzeigt. Typischerweise wird ein Teil des gleichgerichteten ZF-Signals vom Detektor an ein Mikro- oder Milliamperemeter angelegt. Wenn der Empfänger über einen AGC-Verstärker verfügt, kann dieser Knoten auch zur Steuerung der Anzeige verwendet werden. Die meisten Messgeräte sind in S-Einheiten (1 bis 9) kalibriert, was ungefähr eine 6-dB-Änderung der empfangenen Signalstärke darstellt. Der mittlere Messwert oder S-9 wird verwendet, um den Pegel von 50 µV anzuzeigen. Obere HalbskalaDas S-Meter ist in Dezibel über S-9 kalibriert, typischerweise bis zu 60 dB. Das bedeutet, dass die empfangene Signalstärke 60 dB höher als 50 µV ist und 50 mV entspricht.
Der Indikator ist selten genau, da viele Faktoren seine Leistung beeinflussen. Es ist jedoch sehr nützlich, wenn Sie die relative Intensität eingehender Signale bestimmen und den Empfänger überprüfen oder einstellen. In vielen Transceivern wird die LED verwendet, um den Status von Gerätefunktionen wie HF-Verstärker-Ausgangsstrom und HF-Ausgangsleistung anzuzeigen.
Störungen und Einschränkungen
Für Anfänger ist es gut zu wissen, dass jeder Receiver aufgrund von drei Faktoren Empfangsschwierigkeiten haben kann: externes und internes Rauschen und Störsignale. Externe HF-Störungen, insbesondere unter 20 MHz, sind viel höher als interne Störungen. Erst bei höheren Frequenzen werden die Empfangsknoten für extrem schwache Signale gefährlich. Das meiste Rauschen wird im ersten Block erzeugt, sowohl im HF-Verstärker als auch in der Mischstufe. Es wurden große Anstrengungen unternommen, um die interne Interferenz des Empfängers auf ein Minimum zu reduzieren. Das Ergebnis sind rauscharme Sch altungen und Komponenten.
Externe Störungen können aus zwei Gründen Probleme beim Empfang schwacher Signale verursachen. Erstens können von der Antenne aufgenommene Interferenzen die Übertragung maskieren. Liegt dieser in der Nähe oder unterhalb des ankommenden Rauschpegels, ist ein Empfang fast unmöglich. Einige erfahrene Operatoren können selbst bei starken Störungen Sendungen auf dem LW empfangen, aber die Sprache und andere Amateursignale sind unter diesen Bedingungen nicht verständlich.
