Una antena de radioaficionado recibe cientos y miles de señales de radio simultáneamente. Sus frecuencias pueden variar dependiendo de la transmisión en ondas largas, medias, cortas, ultracortas y bandas de televisión. Las estaciones de aficionados, gubernamentales, comerciales, marítimas y otras operan en el medio. Las amplitudes de las señales aplicadas a las entradas de antena del receptor varían desde menos de 1 μV hasta muchos milivoltios. Los contactos de radioaficionados ocurren a niveles del orden de unos pocos microvoltios. El propósito de un receptor amateur es doble: seleccionar, amplificar y demodular la señal de radio deseada, y filtrar todas las demás. Los receptores para radioaficionados están disponibles por separado y como parte del transceptor.
Componentes principales del receptor
Los receptores de radioaficionados deben ser capaces de captar señales extremadamente débiles, separándolas del ruido y de las emisoras potentes que siempre están al aire. Al mismo tiempo, es necesaria una estabilidad suficiente para su retención y demodulación. En general, el rendimiento (y el precio) de un receptor de radio depende de su sensibilidad, selectividad y estabilidad. Hay otros factores relacionados con el funcionamientocaracterísticas del dispositivo. Estos incluyen cobertura de frecuencia y modos de lectura, demodulación o detección para radios LW, MW, HF, VHF, requisitos de potencia. Aunque los receptores varían en complejidad y rendimiento, todos admiten 4 funciones básicas: recepción, selectividad, demodulación y reproducción. Algunos también incluyen amplificadores para aumentar la señal a niveles aceptables.
Recepción
Esta es la capacidad del receptor para manejar las señales débiles captadas por la antena. Para un receptor de radio, esta funcionalidad está relacionada principalmente con la sensibilidad. La mayoría de los modelos tienen varias etapas de amplificación necesarias para aumentar la potencia de la señal de microvoltios a voltios. Por lo tanto, la ganancia general del receptor puede ser del orden de un millón a uno.
Es útil para los radioaficionados novatos saber que la sensibilidad del receptor se ve afectada por el ruido eléctrico generado en los circuitos de la antena y el propio dispositivo, especialmente en los módulos de entrada y RF. Surgen de la excitación térmica de moléculas conductoras y en componentes amplificadores como transistores y válvulas. En general, el ruido eléctrico es independiente de la frecuencia y aumenta con la temperatura y el ancho de banda.
Cualquier interferencia presente en los terminales de antena del receptor se amplifica junto con la señal recibida. Por lo tanto, hay un límite a la sensibilidad del receptor. La mayoría de los modelos modernos le permiten tomar 1 microvoltio o menos. Muchas especificaciones definen esta característica enmicrovoltios para 10 dB. Por ejemplo, una sensibilidad de 0,5 µV para 10 dB significa que la amplitud del ruido generado en el receptor es unos 10 dB inferior a la señal de 0,5 µV. En otras palabras, el nivel de ruido del receptor es de unos 0,16 μV. Cualquier señal por debajo de este valor será cubierta por ellos y no se escuchará en el altavoz.
A frecuencias de hasta 20-30 MHz, el ruido externo (atmosférico y antropogénico) suele ser mucho mayor que el ruido interno. La mayoría de los receptores son lo suficientemente sensibles para procesar señales en este rango de frecuencia.
Selectividad
Esta es la capacidad del receptor para sintonizar la señal deseada y rechazar las no deseadas. Los receptores usan filtros LC de alta calidad para pasar solo una banda estrecha de frecuencias. Por lo tanto, el ancho de banda del receptor es esencial para eliminar las señales no deseadas. La selectividad de muchos receptores DV es del orden de varios cientos de hercios. Esto es suficiente para filtrar la mayoría de las señales cercanas a la frecuencia operativa. Todos los receptores de radioaficionados de HF y MW deben tener una selectividad de alrededor de 2500 Hz para la recepción de voz de aficionados. Muchos receptores y transceptores LW/HF utilizan filtros conmutables para garantizar una recepción óptima de cualquier tipo de señal.
Demodulación o detección
Este es el proceso de separar el componente de baja frecuencia (sonido) de la señal portadora modulada entrante. Los circuitos de demodulación utilizan transistores o válvulas. Los dos tipos más comunes de detectores utilizados en RFreceptores, es un diodo para LW y MW y un mezclador ideal para LW o HF.
Reproducción
El proceso final de recepción es convertir la señal detectada en sonido para alimentar el altavoz o los auriculares. Por lo general, se utiliza una etapa de alta ganancia para amplificar la salida débil del detector. La salida del amplificador de audio luego se envía a un parlante o auriculares para su reproducción.
La mayoría de los radioaficionados tienen un altavoz interno y un conector de salida para auriculares. Un amplificador de audio simple de una sola etapa adecuado para la operación de auriculares. El altavoz generalmente requiere un amplificador de audio de 2 o 3 etapas.
Receptores simples
Los primeros receptores para radioaficionados eran los dispositivos más simples que consistían en un circuito oscilatorio, un detector de cristal y auriculares. Solo podían recibir estaciones de radio locales. Sin embargo, un detector de cristal no puede demodular correctamente las señales LW o SW. Además, la sensibilidad y selectividad de dicho esquema es insuficiente para el trabajo de radioaficionados. Puede aumentarlos agregando un amplificador de audio a la salida del detector.
Radio amplificada directa
La sensibilidad y la selectividad se pueden mejorar agregando una o más etapas. Este tipo de dispositivo se denomina receptor de amplificación directa. Muchos receptores CB comerciales de los años 20 y 30 utilizó este esquema. Algunos de ellos tenían de 2 a 4 etapas de amplificación para obtenersensibilidad y selectividad requeridas.
Receptor de conversión directa
Este es un enfoque simple y popular para tomar LW y HF. La señal de entrada se envía al detector junto con la RF del generador. La frecuencia de este último es ligeramente más alta (o más baja) que la primera, por lo que se puede obtener un pulso. Por ejemplo, si la entrada es 7155,0 kHz y el oscilador de RF está configurado en 7155,4 kHz, la mezcla en el detector produce una señal de audio de 400 Hz. Este último ingresa al amplificador de alto nivel a través de un filtro de sonido muy estrecho. La selectividad en este tipo de receptor se logra utilizando circuitos LC oscilatorios frente al detector y un filtro de audio entre el detector y el amplificador de audio.
Superheterodino
Diseñado a principios de la década de 1930 para eliminar la mayoría de los problemas que enfrentaban los primeros tipos de receptores de radioaficionados. Hoy en día, el receptor superheterodino se utiliza prácticamente en todos los tipos de servicios de radio, incluidos los de radioaficionados, comerciales, AM, FM y televisión. La principal diferencia con los receptores de amplificación directa es la conversión de la señal de RF entrante a una señal intermedia (IF).
amplificador de alta frecuencia
Contiene circuitos LC que proporcionan cierta selectividad y ganancia limitada a la frecuencia deseada. El amplificador de RF también proporciona dos beneficios adicionales en un receptor superheterodino. Primero, aísla las etapas del mezclador y del oscilador local del bucle de antena. Para un receptor de radio, la ventaja es que atenuadoseñales no deseadas el doble de la frecuencia deseada.
Generador
Necesario para producir una onda sinusoidal de amplitud constante cuya frecuencia difiera de la portadora entrante en una cantidad igual a la IF. El generador crea oscilaciones, cuya frecuencia puede ser mayor o menor que la portadora. Esta elección está determinada por el ancho de banda y los requisitos de sintonización de RF. La mayoría de estos nodos en receptores MW y receptores VHF de aficionados de banda baja generan una frecuencia por encima de la portadora de entrada.
Mezclador
El propósito de este bloque es convertir la frecuencia de la señal portadora entrante a la frecuencia del amplificador de FI. El mezclador emite 4 salidas principales desde 2 entradas: f1, f2, f1+f 2, f1-f2. En un receptor superheterodino, solo se usa su suma o diferencia. Otros pueden causar interferencias si no se toman las medidas adecuadas.
Amplificador de FI
El rendimiento de un amplificador de FI en un receptor superheterodino se describe mejor en términos de ganancia (GA) y selectividad. En términos generales, estos parámetros están determinados por el amplificador de FI. La selectividad del amplificador de FI debe ser igual al ancho de banda de la señal de RF modulada entrante. Si es más grande, cualquier frecuencia adyacente se omite y causa interferencia. Por otro lado, si la selectividad es demasiado estrecha, algunas bandas laterales se recortarán. Esto da como resultado una pérdida de claridad cuando se reproduce el sonido a través del altavoz o los auriculares.
El ancho de banda óptimo para un receptor de onda corta es de 2300 a 2500 Hz. Aunque algunas de las bandas laterales más altas asociadas con el habla se extienden más allá de los 2500 Hz, su pérdida no afecta significativamente el sonido o la información transmitida por el operador. La selectividad de 400–500 Hz es suficiente para el funcionamiento del DW. Este ancho de banda estrecho ayuda a rechazar cualquier señal de frecuencia adyacente que pueda interferir con la recepción. Los radioaficionados de mayor precio utilizan 2 o más etapas de ganancia de FI precedidas por un cristal altamente selectivo o un filtro mecánico. Este diseño utiliza circuitos LC y convertidores de FI entre bloques.
La elección de la frecuencia intermedia está determinada por varios factores, que incluyen: ganancia, selectividad y supresión de señal. Para las bandas de baja frecuencia (80 y 40 m), la FI utilizada en muchos receptores de radioaficionados modernos es de 455 kHz. Los amplificadores IF pueden proporcionar una excelente ganancia y selectividad de 400 a 2500 Hz.
Detectores y generadores de pulsos
La detección, o demodulación, se define como el proceso de separar los componentes de frecuencia de audio de una señal portadora modulada. Los detectores en los receptores superheterodinos también se denominan secundarios, y el primario es el conjunto mezclador.
Control automático de ganancia
El propósito del nodo AGC es mantener un nivel de salida constante a pesar de los cambios en la entrada. Ondas de radio propagándose a través de la ionosferaatenuarse y luego intensificarse debido a un fenómeno conocido como desvanecimiento. Esto conduce a un cambio en el nivel de recepción en las entradas de antena en una amplia gama de valores. Dado que la tensión de la señal rectificada en el detector es proporcional a la amplitud de la recibida, una parte de ella puede utilizarse para controlar la ganancia. Para los receptores que usan transistores de tubo o NPN en los nodos que preceden al detector, se aplica un voltaje negativo para reducir la ganancia. Los amplificadores y mezcladores que usan transistores PNP requieren un voltaje positivo.
Algunos radioaficionados, especialmente los mejores transistorizados, tienen un amplificador AGC para un mayor control sobre el rendimiento del dispositivo. El ajuste automático puede tener diferentes constantes de tiempo para diferentes tipos de señales. La constante de tiempo especifica la duración del control después de la terminación de la transmisión. Por ejemplo, durante los intervalos entre frases, el receptor de HF reanudará inmediatamente la ganancia máxima, lo que provocará una molesta ráfaga de ruido.
Medición de la intensidad de la señal
Algunos receptores y transceptores tienen un indicador que indica la fuerza relativa de la transmisión. Normalmente, una parte de la señal de FI rectificada del detector se aplica a un micro o miliamperímetro. Si el receptor tiene un amplificador AGC, este nodo también se puede usar para controlar el indicador. La mayoría de los medidores están calibrados en unidades S (1 a 9), que representan un cambio de aproximadamente 6 dB en la intensidad de la señal recibida. La lectura intermedia o S-9 se usa para indicar el nivel de 50 µV. Media escala superiorEl medidor S está calibrado en decibelios por encima de S-9, normalmente hasta 60 dB. Esto significa que la intensidad de la señal recibida es 60 dB superior a 50 µV y es igual a 50 mV.
El indicador rara vez es preciso, ya que muchos factores influyen en su rendimiento. Sin embargo, es muy útil para determinar la intensidad relativa de las señales entrantes y para comprobar o sintonizar el receptor. En muchos transceptores, el LED se utiliza para mostrar el estado de las funciones del dispositivo, como la corriente de salida del amplificador de RF y la potencia de salida de RF.
Interferencias y limitaciones
Es bueno que los principiantes sepan que cualquier receptor puede experimentar dificultades de recepción debido a tres factores: ruido externo e interno y señales de interferencia. La interferencia de RF externa, especialmente por debajo de 20 MHz, es mucho mayor que la interferencia interna. Solo a frecuencias más altas los nodos receptores representan una amenaza para las señales extremadamente débiles. La mayor parte del ruido se genera en el primer bloque, tanto en el amplificador de RF como en la etapa de mezcla. Se ha hecho un gran esfuerzo para reducir la interferencia interna del receptor a un nivel mínimo. El resultado son circuitos y componentes de bajo ruido.
La interferencia externa puede causar problemas al recibir señales débiles por dos motivos. Primero, la interferencia captada por la antena puede enmascarar la transmisión. Si este último está cerca o por debajo del nivel de ruido entrante, la recepción es casi imposible. Algunos operadores experimentados pueden recibir transmisiones en LW incluso con una fuerte interferencia, pero la voz y otras señales de aficionados son incomprensibles en estas condiciones.
