Une antenne de radio amateur reçoit simultanément des centaines et des milliers de signaux radio. Leurs fréquences peuvent varier en fonction de la transmission sur les ondes longues, moyennes, courtes, ultracourtes et les bandes de télévision. Des stations amateurs, gouvernementales, commerciales, maritimes et autres opèrent entre les deux. Les amplitudes des signaux appliqués aux entrées d'antenne du récepteur varient de moins de 1 µV à plusieurs millivolts. Les contacts radioamateurs se produisent à des niveaux de l'ordre de quelques microvolts. Le but d'un récepteur amateur est double: sélectionner, amplifier et démoduler le signal radio souhaité, et filtrer tous les autres. Les récepteurs pour radioamateurs sont disponibles à la fois séparément et dans le cadre de l'émetteur-récepteur.
Composants principaux du récepteur
Les récepteurs radioamateurs doivent être capables de capter des signaux extrêmement faibles, en les séparant du bruit et des stations puissantes qui sont toujours en ondes. En même temps, une stabilité suffisante est nécessaire pour leur rétention et leur démodulation. En général, les performances (et le prix) d'un récepteur radio dépendent de sa sensibilité, de sa sélectivité et de sa stabilité. Il existe d'autres facteurs liés à l'exploitationcaractéristiques de l'appareil. Ceux-ci incluent la couverture de fréquence et les modes de lecture, de démodulation ou de détection pour les radios LW, MW, HF, VHF, les besoins en puissance. Bien que les récepteurs varient en complexité et en performances, ils prennent tous en charge 4 fonctions de base: réception, sélectivité, démodulation et lecture. Certains incluent également des amplificateurs pour amplifier le signal à des niveaux acceptables.
Réception
Il s'agit de la capacité du récepteur à gérer les signaux faibles captés par l'antenne. Pour un récepteur radio, cette fonctionnalité est principalement liée à la sensibilité. La plupart des modèles ont plusieurs étapes d'amplification nécessaires pour augmenter la puissance du signal de microvolts à volts. Ainsi, le gain global du récepteur peut être de l'ordre d'un million à un.
Il est utile pour les radioamateurs novices de savoir que la sensibilité du récepteur est affectée par le bruit électrique généré dans les circuits d'antenne et l'appareil lui-même, en particulier dans les modules d'entrée et RF. Ils proviennent de l'excitation thermique des molécules conductrices et des composants amplificateurs tels que les transistors et les tubes. En général, le bruit électrique est indépendant de la fréquence et augmente avec la température et la bande passante.
Toute interférence présente aux bornes de l'antenne du récepteur est amplifiée avec le signal reçu. Ainsi, il y a une limite à la sensibilité du récepteur. La plupart des modèles modernes vous permettent de prendre 1 microvolt ou moins. De nombreuses spécifications définissent cette caractéristique enmicrovolts pour 10 dB. Par exemple, une sensibilité de 0,5 µV pour 10 dB signifie que l'amplitude du bruit généré dans le récepteur est inférieure d'environ 10 dB au signal de 0,5 µV. En d'autres termes, le niveau de bruit du récepteur est d'environ 0,16 μV. Tout signal inférieur à cette valeur sera couvert par eux et ne sera pas entendu dans le haut-parleur.
À des fréquences allant jusqu'à 20-30 MHz, le bruit externe (atmosphérique et anthropique) est généralement beaucoup plus élevé que le bruit interne. La plupart des récepteurs sont suffisamment sensibles pour traiter les signaux dans cette gamme de fréquences.
Sélectivité
Il s'agit de la capacité du récepteur à syntoniser le signal souhaité et à rejeter les signaux indésirables. Les récepteurs utilisent des filtres LC de haute qualité pour ne laisser passer qu'une bande étroite de fréquences. Ainsi, la bande passante du récepteur est essentielle pour éliminer les signaux indésirables. La sélectivité de nombreux récepteurs DV est de l'ordre de plusieurs centaines de hertz. Cela suffit pour filtrer la plupart des signaux proches de la fréquence de fonctionnement. Tous les récepteurs radioamateurs HF et MW doivent avoir une sélectivité d'environ 2500 Hz pour la réception vocale amateur. De nombreux récepteurs et émetteurs-récepteurs LW/HF utilisent des filtres commutables pour assurer une réception optimale de tout type de signal.
Démodulation ou détection
Il s'agit du processus de séparation de la composante basse fréquence (son) du signal porteur modulé entrant. Les circuits de démodulation utilisent des transistors ou des tubes. Les deux types de détecteurs les plus couramment utilisés en RFrécepteurs, est une diode pour LW et MW et un mélangeur idéal pour LW ou HF.
Lecture
Le processus final de réception consiste à convertir le signal détecté en son à transmettre au haut-parleur ou au casque. En règle générale, un étage à gain élevé est utilisé pour amplifier la faible sortie du détecteur. La sortie de l'amplificateur audio est ensuite transmise à un haut-parleur ou à un casque pour la lecture.
La plupart des radios amateurs ont un haut-parleur interne et une prise de sortie casque. Un amplificateur audio simple à un étage adapté au fonctionnement du casque. Le haut-parleur nécessite généralement un amplificateur audio à 2 ou 3 étages.
Récepteurs simples
Les premiers récepteurs pour radioamateurs étaient les appareils les plus simples qui consistaient en un circuit oscillant, un détecteur à cristal et des écouteurs. Ils ne pouvaient capter que les stations de radio locales. Cependant, un détecteur à cristal n'est pas capable de démoduler correctement les signaux LW ou SW. De plus, la sensibilité et la sélectivité d'un tel schéma sont insuffisantes pour le travail radioamateur. Vous pouvez les augmenter en ajoutant un amplificateur audio à la sortie du détecteur.
Radio à amplification directe
La sensibilité et la sélectivité peuvent être améliorées en ajoutant une ou plusieurs étapes. Ce type d'appareil est appelé récepteur à amplification directe. De nombreux récepteurs CB commerciaux des années 20 et 30 utilisé ce régime. Certains d'entre eux avaient 2 à 4 étages d'amplification pour obtenirsensibilité et sélectivité requises.
Récepteur à conversion directe
Il s'agit d'une approche simple et populaire pour prendre LW et HF. Le signal d'entrée est envoyé au détecteur avec le RF du générateur. La fréquence de ce dernier est légèrement supérieure (ou inférieure) à celle du premier, de sorte qu'un battement peut être obtenu. Par exemple, si l'entrée est de 7155,0 kHz et que l'oscillateur RF est réglé sur 7155,4 kHz, le mélange dans le détecteur produit un signal audio de 400 Hz. Ce dernier entre dans l'amplificateur de haut niveau par un filtre sonore très étroit. La sélectivité dans ce type de récepteur est obtenue à l'aide de circuits LC oscillants devant le détecteur et d'un filtre audio entre le détecteur et l'amplificateur audio.
Superhétérodyne
Conçu au début des années 1930 pour éliminer la plupart des problèmes rencontrés par les premiers types de récepteurs de radio amateur. Aujourd'hui, le récepteur superhétérodyne est utilisé dans pratiquement tous les types de services radio, y compris la radio amateur, commerciale, AM, FM et télévision. La principale différence avec les récepteurs à amplification directe est la conversion du signal RF entrant en signal intermédiaire (IF).
amplificateur HF
Contient des circuits LC qui offrent une certaine sélectivité et un gain limité à la fréquence souhaitée. L'amplificateur RF offre également deux avantages supplémentaires dans un récepteur superhétérodyne. Tout d'abord, il isole les étages du mélangeur et de l'oscillateur local de la boucle d'antenne. Pour un récepteur radio, l'avantage est qu'atténuésignaux indésirables deux fois la fréquence souhaitée.
Générateur
Nécessaire pour produire une onde sinusoïdale d'amplitude constante dont la fréquence diffère de la porteuse entrante d'une quantité égale à la FI. Le générateur crée des oscillations dont la fréquence peut être supérieure ou inférieure à la porteuse. Ce choix est déterminé par les exigences de bande passante et de syntonisation RF. La plupart de ces nœuds dans les récepteurs MW et les récepteurs VHF amateurs à bande basse génèrent une fréquence supérieure à la porteuse d'entrée.
Mélangeur
Le but de ce bloc est de convertir la fréquence du signal porteur entrant en fréquence de l'amplificateur IF. Le mélangeur produit 4 sorties principales à partir de 2 entrées: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. Dans un récepteur superhétérodyne, seule leur somme ou leur différence est utilisée. D'autres peuvent causer des interférences si les mesures appropriées ne sont pas prises.
Amplificateur FI
Les performances d'un amplificateur IF dans un récepteur superhétérodyne sont mieux décrites en termes de gain (GA) et de sélectivité. D'une manière générale, ces paramètres sont déterminés par l'amplificateur FI. La sélectivité de l'amplificateur IF doit être égale à la largeur de bande du signal RF modulé entrant. S'il est plus grand, toute fréquence adjacente est ignorée et provoque des interférences. En revanche, si la sélectivité est trop étroite, certaines bandes latérales seront écrêtées. Cela entraîne une perte de clarté lors de la lecture du son via le haut-parleur ou le casque.
La bande passante optimale pour un récepteur à ondes courtes est de 2 300 à 2 500 Hz. Bien que certaines des bandes latérales supérieures associées à la parole s'étendent au-delà de 2500 Hz, leur perte n'affecte pas de manière significative le son ou les informations transmises par l'opérateur. La sélectivité de 400–500 Hz est suffisante pour le fonctionnement du DW. Cette bande passante étroite aide à rejeter tout signal de fréquence adjacente qui pourrait interférer avec la réception. Les radios amateurs plus chères utilisent 2 étages de gain IF ou plus précédés d'un cristal hautement sélectif ou d'un filtre mécanique. Cette disposition utilise des circuits LC et des convertisseurs IF entre les blocs.
Le choix de la fréquence intermédiaire est déterminé par plusieurs facteurs, notamment: le gain, la sélectivité et la suppression du signal. Pour les bandes de basses fréquences (80 et 40 m), la FI utilisée dans de nombreux récepteurs radioamateurs modernes est de 455 kHz. Les amplificateurs IF peuvent fournir un gain et une sélectivité excellents de 400 à 2 500 Hz.
Détecteurs et générateurs de battements
La détection, ou démodulation, est définie comme le processus de séparation des composants de fréquence audio d'un signal porteur modulé. Les détecteurs des récepteurs superhétérodynes sont également appelés secondaires, et le primaire est l'ensemble mélangeur.
Contrôle automatique du gain
Le but du nœud AGC est de maintenir un niveau de sortie constant malgré les changements dans l'entrée. Ondes radio se propageant dans l'ionosphères'atténuent puis s'intensifient en raison d'un phénomène connu sous le nom de fading. Cela conduit à un changement du niveau de réception aux entrées de l'antenne dans une large gamme de valeurs. Puisque la tension du signal redressé dans le détecteur est proportionnelle à l'amplitude de celui reçu, une partie de celui-ci peut être utilisée pour contrôler le gain. Pour les récepteurs utilisant des transistors à tube ou NPN dans les nœuds précédant le détecteur, une tension négative est appliquée pour réduire le gain. Les amplificateurs et mélangeurs utilisant des transistors PNP nécessitent une tension positive.
Certaines radios amateurs, en particulier les mieux transistorisées, ont un amplificateur AGC pour plus de contrôle sur les performances de l'appareil. Le réglage automatique peut avoir différentes constantes de temps pour différents types de signaux. La constante de temps spécifie la durée du contrôle après la fin de la diffusion. Par exemple, pendant les intervalles entre les phrases, le récepteur HF reprendra immédiatement le plein gain, ce qui provoquera une rafale de bruit gênante.
Mesure de la force du signal
Certains récepteurs et émetteurs-récepteurs ont un indicateur qui indique la force relative de la diffusion. Typiquement, une partie du signal IF redressé du détecteur est appliquée à un micro- ou milliampèremètre. Si le récepteur dispose d'un amplificateur AGC, ce nœud peut également être utilisé pour contrôler l'indicateur. La plupart des compteurs sont calibrés en unités S (1 à 9), ce qui représente un changement d'environ 6 dB dans la force du signal reçu. La lecture du milieu ou S-9 est utilisée pour indiquer le niveau de 50 µV. Demi-échelle supérieureLe S-mètre est calibré en décibels au-dessus de S-9, généralement jusqu'à 60 dB. Cela signifie que la puissance du signal reçu est supérieure de 60 dB à 50 µV et égale à 50 mV.
L'indicateur est rarement précis car de nombreux facteurs influencent ses performances. Cependant, il est très utile pour déterminer l'intensité relative des signaux entrants et pour vérifier ou régler le récepteur. Dans de nombreux émetteurs-récepteurs, la LED est utilisée pour afficher l'état des fonctionnalités de l'appareil telles que le courant de sortie de l'amplificateur RF et la puissance de sortie RF.
Interférences et limitations
Il est bon pour les débutants de savoir que tout récepteur peut rencontrer des difficultés de réception en raison de trois facteurs: le bruit externe et interne et les signaux parasites. Les interférences RF externes, en particulier en dessous de 20 MHz, sont beaucoup plus élevées que les interférences internes. Ce n'est qu'à des fréquences plus élevées que les nœuds récepteurs constituent une menace pour les signaux extrêmement faibles. La majeure partie du bruit est générée dans le premier bloc, à la fois dans l'amplificateur RF et dans l'étage mélangeur. Beaucoup d'efforts ont été faits pour réduire les interférences internes du récepteur à un niveau minimum. Le résultat est des circuits et des composants à faible bruit.
Les interférences externes peuvent causer des problèmes lors de la réception de signaux faibles pour deux raisons. Premièrement, les interférences captées par l'antenne peuvent masquer la diffusion. Si ce dernier est proche ou en dessous du niveau de bruit entrant, la réception est presque impossible. Certains opérateurs expérimentés peuvent recevoir des émissions sur le LW même avec de fortes interférences, mais la voix et les autres signaux amateurs sont incompréhensibles dans ces conditions.
