เสาอากาศวิทยุสมัครเล่นรับสัญญาณวิทยุได้หลายแสนสัญญาณพร้อมกัน ความถี่อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการส่งสัญญาณในคลื่นยาว กลาง สั้น เกินขีด และคลื่นโทรทัศน์ สถานีสมัครเล่น รัฐบาล การค้า การเดินเรือ และสถานีอื่น ๆ ดำเนินการในระหว่างนั้น แอมพลิจูดของสัญญาณที่ใช้กับอินพุตเสาอากาศของเครื่องรับแตกต่างกันไปตั้งแต่น้อยกว่า 1 ไมโครโวลต์ถึงหลายมิลลิโวลต์ หน้าสัมผัสวิทยุสมัครเล่นเกิดขึ้นที่ระดับไม่กี่ไมโครโวลต์ วัตถุประสงค์ของเครื่องรับวิทยุสมัครเล่นมี 2 ประการ คือ เพื่อเลือก ขยายและแยกสัญญาณวิทยุที่ต้องการ และกรองสัญญาณอื่นๆ ทั้งหมดออก เครื่องรับวิทยุสมัครเล่นมีจำหน่ายแยกต่างหากและเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องรับส่งสัญญาณ
ส่วนประกอบหลักของเครื่องรับ
เครื่องรับวิทยุ Ham จะต้องสามารถรับสัญญาณที่อ่อนมาก แยกสัญญาณรบกวนออกจากสัญญาณรบกวนและสถานีทรงพลังที่ออกอากาศตลอดเวลา ในเวลาเดียวกัน ความเสถียรที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาและการดีมอดูเลต โดยทั่วไป ประสิทธิภาพ (และราคา) ของเครื่องรับวิทยุขึ้นอยู่กับความไว ความสามารถในการเลือก และความเสถียร มีปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานลักษณะอุปกรณ์ ซึ่งรวมถึงโหมดการครอบคลุมความถี่และการอ่าน ดีมอดูเลชันหรือการตรวจจับสำหรับวิทยุ LW, MW, HF, VHF ความต้องการพลังงาน แม้ว่าเครื่องรับจะมีความซับซ้อนและประสิทธิภาพต่างกันไป แต่เครื่องรับทั้งหมดยังรองรับฟังก์ชันพื้นฐาน 4 ประการ ได้แก่ การรับสัญญาณ การเลือกสรร การดีมอดูเลต และการเล่น บางตัวยังมีแอมพลิฟายเออร์เพื่อเพิ่มสัญญาณให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้
แผนกต้อนรับ
นี่คือความสามารถของผู้รับในการจัดการสัญญาณอ่อนที่เสาอากาศรับมา สำหรับเครื่องรับวิทยุ ฟังก์ชันนี้เกี่ยวข้องกับความไวเป็นหลัก โมเดลส่วนใหญ่มีการขยายหลายขั้นตอนที่จำเป็นในการเพิ่มกำลังสัญญาณจากไมโครโวลต์เป็นโวลต์ ดังนั้น กำไรของผู้รับโดยรวมสามารถอยู่ในลำดับล้านต่อหนึ่ง
มันมีประโยชน์สำหรับนักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ที่จะรู้ว่าความไวของเครื่องรับได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรเสาอากาศและตัวอุปกรณ์ โดยเฉพาะในอินพุตและโมดูล RF เกิดขึ้นจากการกระตุ้นด้วยความร้อนของโมเลกุลตัวนำและในส่วนประกอบแอมพลิฟายเออร์ เช่น ทรานซิสเตอร์และหลอด โดยทั่วไป สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าจะไม่ขึ้นกับความถี่และจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิและแบนด์วิดธ์
สัญญาณรบกวนใดๆ ที่ขั้วเสาอากาศของเครื่องรับจะถูกขยายพร้อมกับสัญญาณที่ได้รับ ดังนั้นจึงมีการจำกัดความไวของผู้รับ โมเดลที่ทันสมัยส่วนใหญ่อนุญาตให้คุณใช้ 1 ไมโครโวลต์หรือน้อยกว่า ข้อมูลจำเพาะหลายอย่างกำหนดลักษณะนี้ในไมโครโวลต์ 10 เดซิเบล ตัวอย่างเช่น ความไว 0.5 µV สำหรับ 10 dB หมายความว่าแอมพลิจูดของสัญญาณรบกวนที่สร้างขึ้นในตัวรับนั้นต่ำกว่าสัญญาณ 0.5 µV ประมาณ 10 dB กล่าวอีกนัยหนึ่งระดับเสียงของเครื่องรับอยู่ที่ประมาณ 0.16 μV สัญญาณใด ๆ ที่ต่ำกว่าค่านี้จะถูกปิดโดยพวกเขาและจะไม่ได้ยินในลำโพง
ที่ความถี่สูงถึง 20-30 MHz เสียงภายนอก (บรรยากาศและมานุษยวิทยา) มักจะสูงกว่าเสียงรบกวนภายในมาก เครื่องรับส่วนใหญ่มีความไวเพียงพอที่จะประมวลผลสัญญาณในช่วงความถี่นี้
หัวกะทิ
นี่คือความสามารถของผู้รับในการปรับสัญญาณที่ต้องการและปฏิเสธสัญญาณที่ไม่ต้องการ เครื่องรับใช้ฟิลเตอร์ LC คุณภาพสูงเพื่อส่งผ่านเฉพาะช่วงความถี่แคบๆ ดังนั้น แบนด์วิดท์ของตัวรับจึงมีความจำเป็นในการกำจัดสัญญาณที่ไม่ต้องการ ความสามารถในการคัดเลือกของเครื่องรับ DV หลายตัวอยู่ที่หลายร้อยเฮิรตซ์ ซึ่งก็เพียงพอแล้วที่จะกรองสัญญาณส่วนใหญ่ที่ใกล้เคียงกับความถี่ในการทำงาน เครื่องรับวิทยุสมัครเล่น HF และ MW ทั้งหมดต้องมีการเลือกประมาณ 2500 Hz สำหรับการรับสัญญาณเสียงสำหรับมือสมัครเล่น ตัวรับและตัวรับส่งสัญญาณ LW/HF จำนวนมากใช้ตัวกรองแบบสลับได้เพื่อให้แน่ใจว่าการรับสัญญาณประเภทใดดีที่สุด
การสาธิตหรือการตรวจจับ
นี่คือกระบวนการแยกส่วนประกอบความถี่ต่ำ (เสียง) ออกจากสัญญาณพาหะที่มอดูเลตขาเข้า วงจร demodulation ใช้ทรานซิสเตอร์หรือหลอด เครื่องตรวจจับสองประเภทที่ใช้กันทั่วไปในRFรีซีฟเวอร์ เป็นไดโอดสำหรับ LW และ MW และเป็นมิกเซอร์ในอุดมคติสำหรับ LW หรือ HF
เล่น
ขั้นตอนสุดท้ายของการรับคือการแปลงสัญญาณที่ตรวจพบเป็นเสียงเพื่อส่งไปยังลำโพงหรือหูฟัง โดยทั่วไป สเตจกำลังขยายสูงจะใช้เพื่อขยายเอาต์พุตของตัวตรวจจับที่อ่อนแอ เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงจะถูกส่งไปยังลำโพงหรือหูฟังเพื่อเล่น
วิทยุแบบแฮมส่วนใหญ่มีลำโพงภายในและแจ็คเอาท์พุตหูฟัง แอมพลิฟายเออร์เสียงขั้นตอนเดียวที่เรียบง่ายเหมาะสำหรับการใช้งานหูฟัง ลำโพงมักจะต้องใช้เครื่องขยายเสียง 2 หรือ 3 ขั้นตอน
เครื่องรับอย่างง่าย
เครื่องรับวิทยุสมัครเล่นเครื่องแรกคืออุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดซึ่งประกอบด้วยวงจรออสซิลเลเตอร์ เครื่องตรวจจับคริสตัล และหูฟัง พวกเขาสามารถรับได้เฉพาะสถานีวิทยุท้องถิ่นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เครื่องตรวจจับคริสตัลไม่สามารถแยกสัญญาณ LW หรือ SW ได้อย่างถูกต้อง นอกจากนี้ความไวและหัวกะทิของโครงการดังกล่าวไม่เพียงพอสำหรับงานวิทยุสมัครเล่น คุณสามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มเครื่องขยายสัญญาณเสียงไปยังเอาต์พุตของเครื่องตรวจจับ
วิทยุขยายตรง
ความไวและความสามารถในการคัดเลือกสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มหนึ่งหรือหลายขั้นตอน อุปกรณ์ประเภทนี้เรียกว่าเครื่องรับขยายสัญญาณโดยตรง ตัวรับ CB เชิงพาณิชย์จำนวนมากจากยุค 20 และ 30 ใช้โครงร่างนี้ บางคนมีการขยายเสียง 2-4 ขั้นตอนเพื่อให้ได้ความไวและหัวกะทิที่จำเป็น
ตัวรับการแปลงโดยตรง
วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายและเป็นที่นิยมสำหรับการใช้ LW และ HF สัญญาณอินพุตจะถูกส่งไปยังเครื่องตรวจจับพร้อมกับ RF จากเครื่องกำเนิด ความถี่ของช่วงหลังจะสูงกว่าเล็กน้อย (หรือต่ำกว่า) เล็กน้อยเพื่อให้สามารถรับจังหวะได้ ตัวอย่างเช่น หากอินพุตเป็น 7155.0 kHz และ RF oscillator ตั้งไว้ที่ 7155.4 kHz การมิกซ์ในเครื่องตรวจจับจะสร้างสัญญาณเสียง 400 Hz หลังเข้าสู่เครื่องขยายเสียงระดับสูงผ่านตัวกรองเสียงที่แคบมาก การคัดเลือกในเครื่องรับประเภทนี้ทำได้โดยใช้วงจร LC แบบออสซิลเลเตอร์ที่ด้านหน้าเครื่องตรวจจับและตัวกรองเสียงระหว่างเครื่องตรวจจับกับเครื่องขยายเสียง
ซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์
ออกแบบในช่วงต้นทศวรรษ 1930 เพื่อขจัดปัญหาส่วนใหญ่ที่เครื่องรับวิทยุสมัครเล่นประเภทแรก ๆ เผชิญอยู่ ทุกวันนี้ เครื่องรับ superheterodyne ถูกใช้ในบริการวิทยุแทบทุกประเภท รวมทั้งวิทยุสมัครเล่น วิทยุเชิงพาณิชย์ AM, FM และโทรทัศน์ ความแตกต่างหลักจากเครื่องรับขยายสัญญาณตรงคือการแปลงสัญญาณ RF ขาเข้าเป็นสัญญาณกลาง (IF)
เครื่องขยายสัญญาณHF
มีวงจร LC ที่ให้ความสามารถในการเลือกและขยายที่จำกัดที่ความถี่ที่ต้องการ แอมพลิฟายเออร์ RF ยังให้ประโยชน์เพิ่มเติมอีกสองประการในเครื่องรับซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์ ขั้นแรก จะแยกขั้นตอนของมิกเซอร์และออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ออกจากห่วงเสาอากาศ สำหรับเครื่องรับวิทยุ ข้อดีคือลดทอนลงสัญญาณที่ไม่ต้องการเป็นสองเท่าของความถี่ที่ต้องการ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
จำเป็นต้องสร้างคลื่นไซน์แอมพลิจูดคงที่ซึ่งมีความถี่แตกต่างจากพาหะขาเข้าด้วยจำนวนเท่ากับ IF เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างการสั่นซึ่งมีความถี่สูงหรือต่ำกว่าพาหะ ตัวเลือกนี้พิจารณาจากความต้องการแบนด์วิดท์และการปรับคลื่นความถี่วิทยุ โหนดเหล่านี้ส่วนใหญ่ในเครื่องรับ MW และเครื่องรับ VHF แบบมือสมัครเล่นย่านความถี่ต่ำจะสร้างความถี่เหนือผู้ให้บริการอินพุต
มิกเซอร์
วัตถุประสงค์ของบล็อกนี้คือการแปลงความถี่ของสัญญาณพาหะที่เข้ามาเป็นความถี่ของแอมพลิฟายเออร์ IF เครื่องผสมสัญญาณออก 4 เอาต์พุตหลักจาก 2 อินพุต: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. ในเครื่องรับ superheterodyne จะใช้เฉพาะผลรวมหรือส่วนต่างเท่านั้น คนอื่นอาจก่อให้เกิดการแทรกแซงหากไม่มีมาตรการที่เหมาะสม
IF เครื่องขยายเสียง
ประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ IF ในเครื่องรับ superheterodyne อธิบายได้ดีที่สุดในแง่ของเกน (GA) และการเลือก โดยทั่วไป พารามิเตอร์เหล่านี้จะถูกกำหนดโดยแอมพลิฟายเออร์ IF หัวกะทิของแอมพลิฟายเออร์ IF ต้องเท่ากับแบนด์วิดท์ของสัญญาณ RF แบบมอดูเลตขาเข้า หากมีขนาดใหญ่กว่า ความถี่ที่อยู่ติดกันจะถูกข้ามและทำให้เกิดการรบกวน ในทางกลับกัน หากหัวกะทิแคบเกินไป แถบข้างบางอันจะถูกตัดออก ส่งผลให้สูญเสียความชัดเจนเมื่อเล่นเสียงผ่านลำโพงหรือหูฟัง
แบนด์วิดธ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องรับคลื่นสั้นคือ 2300–2500 Hz แม้ว่าไซด์แบนด์ที่สูงกว่าบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับคำพูดจะขยายเกิน 2500 Hz การสูญเสียของความถี่เหล่านี้ไม่ได้ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อเสียงหรือข้อมูลที่ผู้ปฏิบัติงานถ่ายทอด หัวกะทิ 400–500 Hz เพียงพอสำหรับการทำงานของ DW แบนด์วิดท์ที่แคบนี้ช่วยปฏิเสธสัญญาณความถี่ที่อยู่ติดกันที่อาจรบกวนการรับสัญญาณ วิทยุสมัครเล่นที่มีราคาสูงกว่าจะใช้ IF เกน 2 สเตจขึ้นไป นำหน้าด้วยคริสตัลหรือฟิลเตอร์กรองแสงที่เลือกสรรมาอย่างดี เลย์เอาต์นี้ใช้วงจร LC และตัวแปลง IF ระหว่างบล็อก
การเลือกความถี่กลางนั้นพิจารณาจากปัจจัยหลายประการ ซึ่งรวมถึง: เกน การเลือก และการปราบปรามสัญญาณ สำหรับย่านความถี่ต่ำ (80 และ 40 ม.) IF ที่ใช้ในเครื่องรับวิทยุสมัครเล่นสมัยใหม่จำนวนมากคือ 455 kHz แอมพลิฟายเออร์ IF สามารถให้เกนและการเลือกที่ยอดเยี่ยมตั้งแต่ 400-2500 Hz.
เครื่องตรวจจับและเครื่องกำเนิดบีต
การตรวจจับหรือ demodulation ถูกกำหนดให้เป็นกระบวนการแยกส่วนประกอบความถี่เสียงออกจากสัญญาณพาหะที่มอดูเลต เครื่องตรวจจับในเครื่องรับ superheterodyne เรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์รองและตัวหลักคือชุดผสม
ควบคุมเกนอัตโนมัติ
จุดประสงค์ของโหนด AGC คือการรักษาระดับเอาต์พุตให้คงที่แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงอินพุตก็ตาม คลื่นวิทยุแพร่กระจายผ่านไอโอโนสเฟียร์ลดทอนแล้วทวีความรุนแรงขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการซีดจาง สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงระดับการรับสัญญาณที่อินพุตเสาอากาศในค่าที่หลากหลาย เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณที่แก้ไขในเครื่องตรวจจับเป็นสัดส่วนกับแอมพลิจูดของสัญญาณที่ได้รับ ส่วนหนึ่งของสัญญาณนี้จึงสามารถใช้ควบคุมอัตราขยายได้ สำหรับเครื่องรับที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบหลอดหรือ NPN ในโหนดที่อยู่ข้างหน้าเครื่องตรวจจับ จะใช้แรงดันลบเพื่อลดเกน แอมพลิฟายเออร์และมิกเซอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ PNP ต้องใช้แรงดันบวก
แฮมเรดิโอบางตัว โดยเฉพาะตัวที่มีทรานซิสเตอร์ที่ดีกว่า มีแอมพลิฟายเออร์ AGC สำหรับการควบคุมประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่มากขึ้น การปรับอัตโนมัติอาจมีค่าคงที่เวลาที่แตกต่างกันสำหรับประเภทสัญญาณที่แตกต่างกัน ค่าคงที่เวลาระบุระยะเวลาของการควบคุมหลังจากการสิ้นสุดของการออกอากาศ ตัวอย่างเช่น ระหว่างช่วงเวลาระหว่างวลี เครื่องรับ HF จะกลับมาทำงานเต็มกำลังทันที ซึ่งจะทำให้มีเสียงดังรบกวน
วัดความแรงของสัญญาณ
เครื่องรับและตัวรับส่งสัญญาณบางตัวมีตัวบ่งชี้ที่บ่งบอกถึงความแรงสัมพัทธ์ของการออกอากาศ โดยปกติ ส่วนหนึ่งของสัญญาณ IF ที่แก้ไขแล้วจากเครื่องตรวจจับจะถูกนำไปใช้กับไมโครหรือมิลลิแอมป์มิเตอร์ หากเครื่องรับมีแอมพลิฟายเออร์ AGC ก็สามารถใช้โหนดนี้เพื่อควบคุมตัวบ่งชี้ได้ มิเตอร์ส่วนใหญ่ได้รับการสอบเทียบในหน่วย S (1 ถึง 9) ซึ่งแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงความแรงของสัญญาณที่ได้รับประมาณ 6 dB ค่ากลางหรือ S-9 ใช้เพื่อระบุระดับ 50 µV สเกลครึ่งบนS-meter ได้รับการปรับเทียบเป็นเดซิเบลที่สูงกว่า S-9 ซึ่งโดยทั่วไปจะสูงถึง 60 dB ซึ่งหมายความว่าความแรงของสัญญาณที่ได้รับสูงกว่า 50 µV 60 dB และเท่ากับ 50 mV
ตัวชี้วัดไม่ค่อยแม่นยำนัก เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม จะมีประโยชน์มากในการพิจารณาความเข้มสัมพัทธ์ของสัญญาณขาเข้า และเมื่อตรวจสอบหรือปรับแต่งเครื่องรับ ในตัวรับส่งสัญญาณหลายตัว LED ถูกใช้เพื่อแสดงสถานะของคุณสมบัติของอุปกรณ์ เช่น กระแสไฟขาออกของเครื่องขยายสัญญาณ RF และกำลังเอาท์พุต RF
การรบกวนและข้อจำกัด
เป็นการดีสำหรับผู้เริ่มต้นที่จะรู้ว่าเครื่องรับใดๆ อาจประสบปัญหาในการรับสัญญาณเนื่องจากปัจจัยสามประการ: สัญญาณรบกวนจากภายนอกและภายใน และสัญญาณรบกวน การรบกวน RF ภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ต่ำกว่า 20 MHz นั้นสูงกว่าการรบกวนภายในอย่างมาก มีเพียงความถี่สูงเท่านั้นที่โหนดตัวรับก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสัญญาณที่อ่อนแออย่างยิ่ง เสียงรบกวนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบล็อกแรก ทั้งในเครื่องขยายสัญญาณ RF และในเครื่องผสม มีความพยายามอย่างมากในการลดสัญญาณรบกวนของตัวรับสัญญาณภายในให้อยู่ในระดับต่ำสุด ผลลัพธ์คือวงจรและส่วนประกอบเสียงรบกวนต่ำ
การรบกวนจากภายนอกอาจทำให้เกิดปัญหาเมื่อรับสัญญาณอ่อนด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก สัญญาณรบกวนที่เสาอากาศรับมาสามารถปิดบังการออกอากาศได้ หากระยะหลังอยู่ใกล้หรือต่ำกว่าระดับเสียงรบกวนที่เข้ามา การรับสัญญาณแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์บางรายสามารถรับการออกอากาศทาง LW ได้แม้ว่าจะมีการรบกวนอย่างหนัก แต่สัญญาณเสียงและสัญญาณมือสมัครเล่นอื่น ๆ นั้นไม่สามารถเข้าใจได้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้
