Rádióvevő logikai felépítése

Egyenes vevők

Az egyenes vevő előnye az igen egyszerű felépítése. Az elektroncsöves korszakban általában 1 ... 5 csövet tartalmaztak. Az egyenes vevők a vételi frekvenciára hangolják az összes szűrőkörüket, és az alább ismertetett szinkrodin vevő kivételével ezen a frekvencián demodulálnak.

Klasszikus egyenes vevő

Hátrányai:

• Szűrőkörök a vételi frekvencián üzemelnek. Belátható, minél magasabb a vételi frekvencia, annál rosszabb a szelektivitása. URH-ra például alkalmatlan.
• Hangolható (több állomást fogni képes) vevőkészüléknél minden szűrőkört egyformán kell hangolni. Ez a követelmény (együttfutás) sok kör esetén

csak nehezen biztosítható, ezáltal az egyenes vevők szelektivitása gyenge.

• Amikor a rezgőköröket hangoljuk, akkor általában csak a kondenzátor értékét változtatjuk. Ez azzal jár, hogy a hangolás során megváltozik az L/C viszony, és így a jósági tényező. Ezért a vevő sávszélessége más a skála elején és végén.
• AM jel demodulálása alkalmas. Kis kiegészítéssel CW és PSK31 jel vevőjének analóg része is megvalósítható. Sajnos SSB-re nem praktikus, ugyanis SSB jel esetén a másik oldalsáv egy másik adást rejthet, amely ráadásul gyakran erősebb lehet, mint a venni kívánt adás.

Összességében elmondható, hogy az egyenes vevő mára a barkácsolók játékszere lett. Azonban az alább ismertetett altípusok miatt jó játékszer lehet.

Regeneratív vevő

Egy rezgőkör sávszélessége annál kisebb, minél nagyobb a jósági tényezője. Ezt elektronikus úton is lehet kompenzálni, ha a rezgőkör csillapítását egy oly mértékű erősítéssel szabályozzuk vissza, hogy az eredő hurokerősítés alulról közelítse az 1-et (el nem érheti, hiszen ebben az esetben oszcillálna).

Az ábrán látható első cső erősíti a rezgőkör jelét, majd az erősített jel áramával egy segédtekercsen energiát juttat vissza a rezgőköri tekercsbe. A regeneratív vevő akkor jó, ha pont egy hajszállal kisebb a hurokerősítés annál, ahol magától, bármiféle gerjesztés nélkül oszcillálna.

Megjegyzés: a fenti áramkör elektroncső helyett tranzisztorral, jFET-tel, MOSFET-tel egyaránt megépíthető.

Egy jótanács: regeneratív vevővel óvatosan, előtte célszerű egy szelektív előerősítő fokozatot beiktatni, ugyanis ez a rezgőkör mint gerjesztett kör elektromágneses szennyezést juttathat vissza az „éterbe”. Ez pedig egy vevőnél nem cél.

Szuperregeneratív vevő

Ebben az esetben a visszacsatolás oly mértékű, hogy a hurokerősítés kis mértékben meghaladja az 1-et. Ez esetben a vevő oszcillátor szerepbe kerül, ahol az oszcilláció annál erőteljesebb, minél több „segítség” érkezik az antennából.

Ezt az oszcillációt egy másik segédáramkörrel fix időközönként leállítjuk, majd hagyjuk újra gerjedni. Belátható, minél gyosabban gerjed az oszcillátor, egy audionos egyenirányított jel annál nagyobb eredő amplitudóváltozást ad. Ezáltal ha van jel az antennán, akkor az audion kimenetén is nagyobb jel mérhető. Tehát tényleg működik az AM jel vétele.

Hátrány: ha valami, akkor ez a vevő az adásával igencsak szennyezi az étert. Hiszen oszcillátor van az antennára kötve. Ez sajnos nagyon hátrányos tulajdonsága ennek a vevőtípusnak.

DC-re keverő, szinkrodin vevő

Az egyenes vevő egy érdekes változata a közvetlen keverésű készülékek (szinkrodin, angolul DC = Direct Conversion). Az ilyen vevő a bejövő nagyfrekvenciát közvetlenül hangfrekvenciára keveri át. A sávszélességet itt a hangfrekvenciás fokozat sávszélessége határozza meg. Az ezekben detektált jel szintje kicsi. Régebben, a csöves hangfrekvenciás erősítőkben keletkező zajok miatt nem lehetett jó minőségű vevőt készíteni ilyen elrendezéssel. A mai félvezetők alacsony zaja miatt ez a fajta vevő ismét előtérbe került. Mivel a nagyfrekvenciás jelet nem erősítik, könnyen elkerülhető bennük a keresztmodulációs torzítás.

Szuperheterodin elv

Az egyenes vevők hiányosságának áthidalására találták ki a szuperheterodin elvet. Úgy kerülték ki a sok hangolandó rezgőkör problémáját, hogy bevezettek egy úgynevezett középfrekvenciát (KF, angolul IF = intermediate frequency).

Szuperheterodin vevőáramkörök

Az összes szűrőkört és jelerősítőt erre a rögzített középfrekvenciára hangolják. A bejövő jel frekvenciáját pedig a lehető leghamarabb erre a frekvenciára keverik le.

Hogy ne csak szép legyen az élet: a keverők fejezetben részletesen olvashatunk a jel keverésének hátteréről. Itt röviden annyit megemlítünk, hogy keveréskor a két jel frekvenciájának összege és különbsége egyaránt megjelenik. Ez azt jelenti a gyakorlatban, hogy ha például a középfrekvencia 455 kHz és a 7040 kHz-es frekvenciát szeretnénk venni, akkor azt a frekvenciát kell lekeverni 455 kHz-re. Ehhez vagy 7040 kHz + 455 kHz = 7495 kHz-et vagy 7040 kHz - 455 kHz = 6585 kHz-es keverőjelet kell alkalmaznom. Tegyük fel, hogy a 7495 kHz mellett döntünk. Belátható, hogy a 7950 kHz-es frekvencián található nemkívánatos adót is venni fogja a készülékem a 7040 kHz-es jellel egyidejűleg, ugyanis a 7950 kHz - 7495 kHz szintén 455 kHz.

Tehát a vevőkeverőnknek önmagában sajnos rossz a tükörszelektivitása, azaz a tükörfrekvencia elnyomása. Ennek javítását szolgálja a bemeneti sávszűrő. A tükörszelektivitás annál rosszab minél kisebb a középfrekvencia.

A szuperheterodin vevők kétségtelen előnye az olcsóság, így műsorszóró sávok vevőkészülékeiben előszeretettel alkalmazzák. Inkább a műsorszóró sávok vannak úgy kialakítva, hogy melléjük, a tükörfrekvencia várható helyére csendesebb sávrészt tettek, azaz hatóságilag nem osztják ki nagy teljesítménnyel sugárzó alkalmazások részére.

Az elektroncsöves korszakban egy 4 csöves szuperheterodin készülék az alábbiak szerint épült fel:

• 1. cső: Önrezgő keverő
• 2. cső: erősítő - meghajtásánál és a kimenetén is egy-egy trafó, amely primer és szekunder körei egyaránt hangoltak
• 3. cső: AM demodulátor - Audion elrendezéssel
• 4. cső: Hang végerősítő

Dupla szuper (kétszer kevert szuperheterodin) vevőáramkörök

A fent ismertetett tükörszelektivitási problémák kiküszöbölésére rádióamatőr vevőkészülékekben leggyakrabban kétszer transzponált (duplán kevert) vevőkonstrukciót használnak.

A tükörfrekvencia-elnyomást ez a konstrukció úgy valósítja meg, hogy először egy összegző keveréssel felkeveri a kívánt sávot egy magasfrekvenciás KF-re, ott sáváteresztő szűrővel elnyomjuk a nem kívánt tükörfrekvencián levő jelet, majd ezután keverjük le az alacsony KF-re, ahol már nagymeredekségű szűrőt tudunk készíteni az egymás melletti adások szétválasztásához.

Megjegyzés: Az előerősítőt csak URH sávú vevők esetén építik az első keverő elé, rövidhullámú készülékeknél feltétlenül sávszűrővel kell kezdeni a sok nagyjelű állomás okozta problémák miatt. A problémák a keverő nem 100%-os linearitásávól adódnak. Lásd bőveben keverők szócikkben.

I/Q keverős vevőkészülékek

Dupla szuper - majd A/D és digitális I/Q

A digitális vevőkészülékek leggyakrabban a dupla szuperre hasonlítanak, gyakran még egy harmadik, 455 kHz-ről 12 kHz-re történő lekeverő áramkört alkalmaznak, ezáltal 3-szor transzponált vevőnek hívjuk. Bár előfordul, hogy közvetlenül a 455 kHz-es KF-en történik a digitalizálás.

Közvetlen I/Q keverés

A másik elv szerint közvetlen a venni kívánt frekvencia környékére állítjuk be a keverő oszcillátorát és szintén kettő keverővel keverünk, de nem egymás után, hanem egymással párhuzamosan. Ekkor mindkét keverőre rákötjük a bejövő jelet, az egyik keverőre rávezetjük a keverő oszcillátor jelét, a másik keverőre pedig az oszcillátor jelének 90 fokos fázistoltját.

Ennek eredményeképpen a közeli tükörfrekvencia is benne van a lekevert jelben, de mivel a 90 fokos fázistolt jel is rendelkezésünkre áll, ezért a digitális jelfeldolgozó egységben meg tudjuk különböztetni az f_bejövő-f_oszcillátor jelet az f_oszcillátor-f_bejövő jeltől. A megértéséhez szemléltetésképpen képzeljük el úgy a jelet, mintha egy kerék forgása lenne, amelyet ha egyetlen keverős I jelre (vízszintes síkra) támaszkodva csak a lengésének üteméről tudunk mondani valamit, de a függőleges síkot is megismerve (Q jel) már egy forgó kereket tudunk ábrázolni, amelynek így ismerjük a forgásirányát is. (lásd: középiskola fizika - hullám, mint forgó test 1 dimenziós vetülete)

Közvetlen digitalizálás - majd digitális I/Q

Ebben az esetben a fenti I/Q jelet tartalmazó blokkdiagramon a bekapcsolható előerősítő után helyezünk el egy nagysebességű mintavevő-tartó (S/H) áramkörrel ellátott A/D átalakítót, és a továbbiakban látható VFO, keverő és a többi áramköri egység már a digitális áramkörben kerül kialakításra.

Ez részben úgy tűnik, visszatérés az egyenes vevő elvére. Sajnos a jelenleg gyártott A/D átalakítókkal és félvezetőkkel kijelenthető, hogy csak rosszabb paraméterű vevőkészülék gyártható ily módon. Tehát egy alacsonyfrekvenciás KF vagy I/Q jelekkel megvalósított KF fokozat alkalmazása célszerű.

Megjegyzés: sebesség terén nagy megtakarítás érhető azzal, hogy nem kell a legmagasabb frekvenciakomponens kétszeresével mintavételezni. Ha az analóg sávszűrőről tudjuk, hogy hány hertz széles tartomány után erőteljes már az elnyomása, akkor ennek a frekvenciának a duplája is elégséges mintavételi gyakoriságnak. Azaz alulmintavételezhetünk. Azonban magának a mintavételező és mintát tartó áramkör sebességének mindenképp a tényleges bejövő jel sebességéhez kell igazodnia.