אנטנת רדיו חובב קולטת מאות ואלפי אותות רדיו בו-זמנית. התדרים שלהם עשויים להשתנות בהתאם לשידור בגלים ארוכים, בינוניים, קצרים, אולטרה קצרים ורצועות טלוויזיה. בין לבין פועלות תחנות חובבים, ממשלתיות, מסחריות, ימיות ואחרות. משרעות האותות המופעלות על כניסות האנטנה של המקלט משתנות מפחות מ-1 μV למיליוולט רבים. מגעי רדיו חובבים מתרחשים ברמות בסדר גודל של כמה מיקרו-וולט. מטרתו של מקלט חובב היא כפולה: לבחור, להגביר ולנתק את אות הרדיו הרצוי ולסנן את כל האחרים. מקלטים לחובבי רדיו זמינים גם בנפרד וגם כחלק מהמקלט.
רכיבים עיקריים של המקלט
מקלטי רדיו Ham חייבים להיות מסוגלים לקלוט אותות חלשים במיוחד, ולהפריד אותם מהרעש והתחנות החזקות שתמיד באוויר. יחד עם זאת, יש צורך ביציבות מספקת לשמירה ודמודולציה שלהם. באופן כללי, הביצועים (והמחיר) של מקלט רדיו תלויים ברגישות, סלקטיביות ויציבותו. ישנם גורמים נוספים הקשורים לתפעולמאפייני המכשיר. אלה כוללים כיסוי תדר וקריאה, דמודולציה או מצבי זיהוי עבור מכשירי רדיו LW, MW, HF, VHF, דרישות הספק. למרות שמקלטים משתנים במורכבות ובביצועים, כולם תומכים ב-4 פונקציות בסיסיות: קליטה, סלקטיביות, דמודולציה והשמעה. חלקם כוללים גם מגברים כדי להגביר את האות לרמות מקובלות.
קבלה
זוהי היכולת של המקלט להתמודד עם האותות החלשים שנקלטים על ידי האנטנה. עבור מקלט רדיו, פונקציונליות זו קשורה בעיקר לרגישות. לרוב הדגמים יש כמה שלבי הגברה הדרושים להגברת עוצמת האות ממיקרו-וולט לוולט. לפיכך, הרווח הכולל של המקלט יכול להיות בסדר גודל של מיליון לאחד.
שימושי לחובבי רדיו מתחילים לדעת שהרגישות של המקלט מושפעת מרעש חשמלי שנוצר במעגלי האנטנה ובמכשיר עצמו, במיוחד במודולי הקלט וה-RF. הם נובעים מעירור תרמי של מולקולות מוליכים וברכיבי מגבר כגון טרנזיסטורים וצינורות. באופן כללי, רעש חשמלי אינו תלוי בתדר ועולה עם הטמפרטורה ורוחב הפס.
כל הפרעה הקיימת במסופי האנטנה של המקלט מוגברת יחד עם האות המתקבל. לפיכך, יש גבול לרגישות המקלט. רוב הדגמים המודרניים מאפשרים לך לקחת 1 מיקרו וולט או פחות. מפרטים רבים מגדירים מאפיין זה במיקרו וולט עבור 10 dB. לדוגמה, רגישות של 0.5 µV עבור 10 dB פירושה שהמשרעת של הרעש שנוצר במקלט נמוכה בכ-10 dB מהאות 0.5 µV. במילים אחרות, רמת הרעש של המקלט היא בערך 0.16 μV. כל אות מתחת לערך זה יכוסה על ידם ולא יישמע ברמקול.
בתדרים של עד 20-30 מגה-הרץ, רעש חיצוני (אטמוספרי ואנתרופוגני) בדרך כלל גבוה בהרבה מרעש פנימי. רוב המקלטים רגישים מספיק כדי לעבד אותות בטווח התדרים הזה.
סלקטיביות
זו היכולת של המקלט להתכוונן לאות הרצוי ולדחות לא רצויים. המקלטים משתמשים במסנני LC באיכות גבוהה כדי להעביר רק פס צר של תדרים. לפיכך, רוחב הפס של המקלט חיוני כדי לחסל אותות לא רצויים. הסלקטיביות של מקלטי DV רבים היא בסדר גודל של כמה מאות הרץ. זה מספיק כדי לסנן את רוב האותות הקרובים לתדר ההפעלה. כל מקלטי הרדיו החובבים HF ו-MW חייבים להיות בעלי סלקטיביות של כ-2500 הרץ עבור קליטה קולית חובבת. מקלטים ומקלטי משדר LW/HF רבים משתמשים במסננים הניתנים להחלפה כדי להבטיח קליטה אופטימלית של כל סוג אות.
דמודולציה או זיהוי
זהו התהליך של הפרדת רכיב התדר הנמוך (צליל) מהאות המוביל המאופנן הנכנס. מעגלי דמודולציה משתמשים בטרנזיסטורים או צינורות. שני סוגי הגלאים הנפוצים ביותר בשימוש ב-RFמקלטים, הוא דיודה עבור LW ו-MW ומיקסר אידיאלי עבור LW או HF.
Playback
התהליך האחרון של הקבלה הוא המרת האות שזוהה לצליל שיוזן לרמקול או לאוזניות. בדרך כלל, שלב בעל רווח גבוה משמש להגברת פלט הגלאי החלש. הפלט של מגבר השמע מוזן לרמקול או לאוזניות לצורך השמעה.
לרוב מכשירי הרדיו יש רמקול פנימי ושקע יציאת אוזניות. מגבר אודיו חד-שלבי פשוט המתאים לתפעול אוזניות. הרמקול דורש בדרך כלל מגבר שמע בן 2 או 3 שלבים.
מקלטים פשוטים
המקלטים הראשונים לחובבי רדיו היו המכשירים הפשוטים ביותר שהורכבו ממעגל נדנדה, גלאי גביש ואוזניות. הם יכלו לקלוט רק תחנות רדיו מקומיות. עם זאת, גלאי גביש אינו מסוגל לבצע פירוק נכון של אותות LW או SW. בנוסף, הרגישות והסלקטיביות של תכנית כזו אינן מספיקות לעבודת רדיו חובבים. אתה יכול להגדיל אותם על ידי הוספת מגבר שמע לפלט של הגלאי.
רדיו מוגבר ישיר
ניתן לשפר את הרגישות והסלקטיביות על ידי הוספת שלב אחד או יותר. סוג זה של מכשיר נקרא מקלט הגברה ישיר. מקלטי CB מסחריים רבים משנות ה-20 וה-30 השתמש בתוכנית זו. לחלקם היו 2-4 שלבי הגברהרגישות וסלקטיביות נדרשות.
מקלט המרות ישיר
זוהי גישה פשוטה ופופולרית לנטילת LW ו-HF. אות הכניסה מוזן לגלאי יחד עם ה-RF מהגנרטור. התדר של האחרון מעט גבוה יותר (או נמוך יותר) מהראשון, כך שניתן להשיג פעימה. לדוגמה, אם הקלט הוא 7155.0 קילו-הרץ ומתנד ה-RF מוגדר ל-7155.4 קילו-הרץ, אז ערבוב בגלאי מייצר אות שמע של 400 הרץ. האחרון נכנס למגבר ברמה גבוהה דרך פילטר צליל צר מאוד. סלקטיביות במקלט מסוג זה מושגת באמצעות מעגלי LC מתנודדים מול הגלאי ומסנן שמע בין הגלאי למגבר השמע.
Superheterodyne
תוכנן בתחילת שנות ה-30 כדי למנוע את רוב הבעיות שעמן מתמודדים סוגים מוקדמים של מקלטי רדיו חובבים. כיום, מקלט הסופרהטרודין משמש כמעט בכל סוגי שירותי הרדיו, כולל רדיו חובבים, פרסומות, AM, FM וטלוויזיה. ההבדל העיקרי ממקלטי הגברה ישירים הוא ההמרה של אות ה-RF הנכנס לאות ביניים (IF).
מגבר HF
מכיל מעגלי LC המספקים סלקטיביות מסוימת והגבר מוגבל בתדר הרצוי. מגבר ה-RF מספק גם שני יתרונות נוספים במקלט סופרהטרודין. ראשית, הוא מבודד את שלבי המיקסר והמתנד המקומי מלולאת האנטנה. עבור מקלט רדיו, היתרון הוא זה מוחלשאותות לא רצויים פי שניים מהתדר הרצוי.
Generator
דרוש להפקת גל סינוס משרעת קבועה שהתדר שלו שונה מהנשא הנכנס בכמות השווה ל-IF. המחולל יוצר תנודות, שתדירותן יכולה להיות גבוהה או נמוכה יותר מהנשא. בחירה זו נקבעת על פי דרישות כוונון רוחב הפס ו-RF. רוב הצמתים הללו במקלטי MW ובמקלטי VHF חובבים בפס נמוך מייצרים תדר מעל נושא הקלט.
Mixer
מטרת הבלוק הזה היא להמיר את התדר של אות הספק הנכנס לתדר של מגבר ה-IF. המיקסר מוציא 4 יציאות ראשיות מ-2 כניסות: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. במקלט סופרהטרודין משתמשים רק בסכום או בהפרש שלהם. אחרים עלולים לגרום להפרעה אם לא יינקטו אמצעים מתאימים.
IF מגבר
הביצועים של מגבר IF במקלט superheterodyne מתוארים בצורה הטובה ביותר במונחים של רווח (GA) וסלקטיביות. באופן כללי, פרמטרים אלה נקבעים על ידי מגבר ה-IF. הסלקטיביות של מגבר ה-IF חייבת להיות שווה לרוחב הפס של אות ה-RF המאופנן הנכנס. אם הוא גדול יותר, אז כל תדר סמוך נדלג וגורם להפרעות. מצד שני, אם הסלקטיביות צרה מדי, כמה פסי צד ייחתכו. הדבר גורם לאובדן בהירות בעת השמעת צליל דרך הרמקול או האוזניות.
רוחב הפס האופטימלי עבור מקלט גל קצר הוא 2300–2500 הרץ. למרות שחלק מהפסים הגבוהים יותר הקשורים לדיבור משתרעים מעבר ל-2500 הרץ, האובדן שלהם אינו משפיע באופן משמעותי על הצליל או המידע המועבר על ידי המפעיל. הסלקטיביות של 400-500 הרץ מספיקה לפעולת ה-DW. רוחב פס צר זה עוזר לדחות כל אות תדר סמוך שעלול להפריע לקליטה. מכשירי רדיו חובבים במחירים גבוהים יותר משתמשים ב-2 שלבי רווח IF או יותר לפנים מסנן גבישי או מכני מאוד סלקטיבי. פריסה זו משתמשת במעגלי LC וממירי IF בין בלוקים.
הבחירה בתדר הביניים נקבעת על ידי מספר גורמים, הכוללים: רווח, סלקטיביות ודיכוי אות. עבור פסי התדרים הנמוכים (80 ו-40 מ'), ה-IF המשמש במקלטי רדיו חובבים מודרניים רבים הוא 455 קילו-הרץ. מגברי IF יכולים לספק רווח וסלקטיביות מצוינים בין 400-2500 הרץ.
גלאים ומחוללי פעימות
זיהוי, או דמודולציה, מוגדר כתהליך של הפרדת רכיבי תדר אודיו מאות נושא מאופנן. הגלאים במקלטי סופרהטרודין נקראים גם שניוניים, והראשוני הוא מכלול המיקסר.
בקרת רווח אוטומטי
מטרת הצומת AGC היא לשמור על רמת פלט קבועה למרות שינויים בקלט. גלי רדיו המתפשטים דרך היונוספירהלהחליש ואז להתעצם עקב תופעה המכונה דהייה. זה מוביל לשינוי ברמת הקליטה בכניסות האנטנה בטווח רחב של ערכים. מכיוון שהמתח של האות המיושר בגלאי הוא פרופורציונלי למשרעת של האות המתקבל, ניתן להשתמש בחלק ממנו כדי לשלוט בהגבר. עבור מקלטים המשתמשים בטרנזיסטורי צינור או NPN בצמתים שלפני הגלאי, מופעל מתח שלילי כדי להפחית את ההגבר. מגברים ומיקסרים המשתמשים בטרנזיסטורי PNP דורשים מתח חיובי.
לחלק ממכשירי רדיו שינקן, במיוחד הטרנזיסטוריים הטובים יותר, יש מגבר AGC לשליטה רבה יותר על ביצועי המכשיר. להתאמה אוטומטית עשויים להיות קבועי זמן שונים עבור סוגי אותות שונים. קבוע הזמן מציין את משך השליטה לאחר סיום השידור. לדוגמא, במהלך המרווחים בין ביטויים, מקלט ה-HF יחזור מיד להגברה מלאה, מה שיגרום לפרץ רעש מעצבן.
מדידת עוצמת האות
לחלק מהמקלטים והמקלטים יש מחוון המציין את החוזק היחסי של השידור. בדרך כלל, חלק מאות ה-IF המיושר מהגלאי מופעל על מיקרו או מיליאממטר. אם למקלט יש מגבר AGC, ניתן להשתמש בצומת זה גם כדי לשלוט במחוון. רוב המונים מכוילים ביחידות S (1 עד 9), המייצגות שינוי של כ-6 dB בעוצמת האות המתקבל. הקריאה האמצעית או S-9 משמשת לציון הרמה של 50 µV. חצי סולם עליוןמד S מכויל בדציבלים מעל S-9, בדרך כלל עד 60 dB. המשמעות היא שעוצמת האות המתקבל גבוהה ב-60 dB מ-50 µV ושווה ל-50 mV.
המחוון הוא לעתים רחוקות מדויק מכיוון שגורמים רבים משפיעים על הביצועים שלו. עם זאת, זה שימושי מאוד בעת קביעת העוצמה היחסית של האותות הנכנסים, וכאשר בודקים או מכוונים את המקלט. במקלטי משדר רבים, נורית ה-LED משמשת להצגת מצב תכונות המכשיר כגון זרם פלט מגבר RF והספק RF.
הפרעות ומגבלות
טוב למתחילים לדעת שכל מקלט יכול לחוות קשיי קליטה בשל שלושה גורמים: רעש חיצוני ופנימי ואותות מפריעים. הפרעות RF חיצוניות, במיוחד מתחת ל-20 מגה-הרץ, גבוהות בהרבה מהפרעות פנימיות. רק בתדרים גבוהים יותר, צמתי המקלט מהווים איום לאותות חלשים במיוחד. רוב הרעש נוצר בבלוק הראשון, הן במגבר ה-RF והן בשלב המיקסר. נעשה מאמצים רבים כדי לצמצם את הפרעות המקלט הפנימי לרמה מינימלית. התוצאה היא מעגלים ורכיבים בעלי רעש נמוך.
הפרעה חיצונית עלולה לגרום לבעיות בעת קבלת אותות חלשים משתי סיבות. ראשית, הפרעות שנקלטות על ידי האנטנה יכולות להסוות את השידור. אם האחרון קרוב או מתחת לרמת הרעש הנכנסת, קליטה כמעט בלתי אפשרית. כמה מפעילים מנוסים יכולים לקלוט שידורים ב-LW אפילו עם הפרעות כבדות, אבל הקול ואותות חובבים אחרים אינם מובנים בתנאים אלה.
