A rádiók bemutatását nem az alapoknál kezdjük. Ennek számos oka van, a lényeg, hogy egy hobbinál a megérthető és huszonegyedik század információs társadalmában könnyen feldolgozható ismeretanyag átadása mellett az élményt helyezzük előtérbe. Az unalmas elmélet várhat, egyszerűen még nincs itt az ideje.

Van azonban néhány dolog, amit nem árt érteni, ha rádiót építünk. Az első nyilván a vevőkészülékek működése.

Kezdjük ott, hogy több fajta vevő van. A vevőkészülékek harmadik, napjainkban is népszerű generációjának tekinthető a szinkrodin, azaz a keverés elvén működő, egyenes rendszerű vevő. Az első két generáció működési elvével – a detektoros és a regeneratív rádiókkal – most azért nem foglalkozunk, mert egyrészt ma már csak a vintage vonalon találkozni ilyennel, másrészt a működésük leírása szárazabb, unalmasabb ismeretanyagot követel meg, ráadásul építeni sem feltétlenül egyszerűbb. A szuperrendszerű vevők családjába tartozó szuperheterodin elvet érintjük, de csak annyira, hogy a keverők lényegét jobban megértsük.

A szinkrodin rendszerű berendezések működése korunk szemléletével kifejezetten könnyen megérthető elméleten alapul. Építsünk is egyet, ami egy hosszú, kifeszített dróttal is szép eredményt hoz!

A következőkben inkább az alapelveket kívánom megértetni, mintsem mélyreható tudást átadni. Helyenként inkább leszek közérthető, mint vitathatatlan. Ezért az írás szakavatott számára pontatlannak, elnagyoltnak és felületesnek tűnhet, inkább annak javaslom, aki most építene először rádiót és tudni szeretné, mi történik. Minden további ismeretanyagot innen lehet elágaztatni, mélyíteni és pontosítani, miközben megbarátkozunk a fő fogalmakkal, szlengekkel, kifejezésekkel. Részletekbe és pontosításokba a későbbiek során bocsátkozom, szintén gyakorlati példákat felsorakoztatva.

1. ábra

A végtelenségig leegyszerűsítve a szinkrodin rendszerű vevő lényege a keverő. Egy keverő működési elve azon alapszik, hogy a két bemenetére juttatott jel különbsége és összege is megjelenik a kimenetén. A rádió felépítése, kialakítása csupán abból áll, hogy ezeket a jeleket miként erősítjük, szűrjük, variáljuk. Nézzük meg egy példán keresztül, mit is jelent ez a mondat, miként alkalmazható ez a működési elv a legegyszerűbb üzemmód, egy távíróadás – morze – esetében.

Ha valaki lenyomja a rádiója morzebillentyűjét, akkor egyetlen frekvencián egy sima, üres jelet küld szét a világba. Ez történjen mondjuk 3560 kilohertzen. Ez egyébként a QRP – kis teljesítményű – üzem 80 méteres hullámsávon nemzetközileg elfogadott hívófrekvenciája. Ezt a frekvenciát figyelő rádiók hangszóróiban ekkor egy 800 hertzes – én ezt használom távíróvételre, de ízlés kérdése – sípolás lesz hallható. Miért is?

Tudjuk, hogy a jel 3560 kilohertzen fog a rádiónk keverőjének első bemenetére érkezni, ezért a második bemenetére eleve ezt a frekvenciát küldjük. A keverő működési elvéből adódóan a kimeneten megjelenik ez a frekvencia, ami viszont a hangfrekvenciás tartományon messze túlmutat, így annyira magas, hogy nem is halljuk, a rádió hangfrekvenciás erősítője pedig nem is csinál vele semmit, jobb esetben el se jut oda. Vételen vagyunk, csak valami halk zajt hallunk.

Viszont ha valahol a világban billentyűznek 3560 kHz-en, akkor a rádiónk keverőjének első bemenetén is megjelenik ez a frekvenciás jel, miközben ugye változatlanul ott van a második, az általunk helyi ágon rátett 3560 kHz is. Emlékezzünk a keverő működési elvére: a két frekvencia összege megint nem játszik szerepet mert még magasabb, ám a különbsége már fontos. 3560-3560=0, így a zajból egyszer csak egy néma, üres jel lesz hallható, ha úgy tetszik nulla hertz, az alap jel. De akkor mi csipog?

Mert valójában helyi ágon melléhangolunk. A távíróüzemű vevőkészülékek valójában nem az üzemi, kijelzett frekvenciát – példánkban 3560 kHz-et – küldik a keverő bemenetére, hanem a kívánt hangmagassággal – esetemben 800 hertzzel – lejjebb, azaz 3559,200 kHz-es jelet. Így már másként alakul a matek: 3560-3599,2=0,800 kHz, azaz 800 Hz. Ez pedig a hangfrekvenciás tartományba esik, ami egy közepesen magas sípoló hangot jelent. Ezt a pitchet egyébként ma már menüben be lehet állítani, így a rádió tudja, hogy a kiírt frekvenciától mennyire eltérő jelet kell helyben előállítania és a keverőre küldenie, hogy a beállított hangmagasságot halljuk. Régen egyszerűen ennyivel arrébb skálázták be a mutató helyét, így nem kellett számolgatni.

Hasonló a helyzet (néhány) hanggal modulált adás esetében is. A hang – vagy adat – ráültetése a vivő – azaz üres – frekvenciára maga a moduláció. Távíróadásnál nem volt moduláció, egyszerűen csak a vivő került kisugárzásra. A moduláció hatására az eredeti vivő frekvencia megváltozik a hang frekvenciájával, úgy is mondhatjuk, hogy a vivő frekvenciájához hozzáadjuk a hang folyton változó frekvenciáját. Vevő oldalon ismerjük a pontos frekvenciát – azt adjuk helyi ágon a keverő bemenetére – és kivonjuk a bejövő jelből, akkor az marad, amit a másik oldalon moduláltak: a folyton változó frekvenciájú jel, azaz a beszédhang. Ezt a visszaalakítást hívjuk demodulációnak. No de ne kalandozzunk el.

Természetesen ezen az alapvetésen túl a vevők működése is elképesztően bonyolult és összetett, ám ez már elég ahhoz, hogy megépítsük első rövidhullámú vevőnket. Néhány fogalmat azonban tisztázni kell, hogy jobban megértsük a vevő működését, le tudjuk írni annak részeit és lássuk, mire miért van szükség.

2. ábra

Többször esett szó arról, hogy helyben előállítjuk az üzemi frekvenciát a keverő számára. Ezt egy oszcillátorral végezzük, amit konzekvensen lokáloszcillátornak is hívhatunk (mindjárt visszatérek rá). Ennek a csillapítatlan rezgést előállító részegységnek a frekvenciáját célszerűen változtathatjuk, így határozva meg, hogy milyen frekvencián érkező jelből állítjuk elő a keverő kimenetén lévő hangfrekvenciás jelet. A változtatható frekvenciájú oszcillátort VFO-nak hívják a világ rádiósai.

Meg kell jegyezni, hogy a modern rádiók nem egyszeres keverést alkalmaznak. A többször transzponált, azaz többszörös keverést alkalmazó készülékekben is csak egy VFO van, a többi frekvenciát előállító – jóval egyszerűbb felépítésű – oszcillátort hívjuk lokáloszcillátornak. Ezek állandó frekvenciát állítanak elő, meglehetősen nagy pontossággal – kristálypontossággal.

A többszörös keverésre azért van szükség, mert a különböző sávok sokkal távolabb vannak frekvenciában egymástól, mint amit egy VFO képes átfogni vagy megfelelő stabilitással előállítani. Gondoljunk csak bele, milyen lenne egy távírójel, ha ide-oda cikázna a hangmagassága, vagy mit értenél egy beszédből, ha folyton változna az alapfrekvencia.

Ha van egy többsávos rádiód, ami 1,8 – 3,5 – 7 – 10 – 14 – 21 – 24 – 28 MHz-es sávon is működik, mekkora káosz lenne már, ha nyolc VFO-t kellene kapcsolgatni, vagy annak 1,8-tól 28 megáig ugyanúgy kellene működnie. Ilyen, hagyományos elveken működő VFO nincs is. A megoldás, hogy használjunk egyetlen VFO-t, aminek a keverőjére már egy hozzá mérten le (vagy fel) kevert frekvenciájú jel érkezik.

Ez a hozzá méretezett frekvenciájú jel a középfrekvencia, magyar szlengben KF, nemzetközi viszonylatban IF. A rendszer nagy előnye, hogy az első keverés után már nem változó, hanem gyakorlatilag egyetlen frekvenciát kell erősíteni, szűrni, kezelni. Ez a konstruktőröknek fontos szempont, egyelőre nem foglalkozunk vele bővebben. A középfrekvenciás keveréssel működő heterodin vevők már nem az egyenesrendszerű, hanem a szuperrendszerű vevők családjába tartoznak, ezért szuperheterodin néven is emlegetjük őket.

3. ábra
középfrekvenciára keverés elve

Attól függően, hogy a KF alacsonyabb vagy magasabb a VFO frekvenciájánál beszélünk felső- vagy alsó keverésről. Egy rádióban persze nem csak egyféle keverés létezhet, és nem csak kétszeres keverésű rádiók vannak, sőt, a jobbak háromszor- vagy négyszertranszponáltak. Többszörös keverésre azért van szükség, mert a vétel minősége egyre jobb lesz általa. Nevezetes KF értékek 455 kHz, 9 MHZ, 10,7 MHz, 72 MHz, és 116 MHz, míg VFO esetében jellemzően 4-6 MHz körüli értékekkel találkozunk általában fél megahertz elhangolhatósággal.

Azt, hogy milyen frekvenciá(ka)t használunk KF-nek számos tényező, jelenség és általa meghatározott paraméter mérlegelése, kívánalma után dönthetjük el, ebbe most nem mennék bele, a fenti ábrán viszont lehet játszani az alapvető matematikai problémával. Inkább nézzük a vevőnk további részegységeit és működését, mert ott van néhány fontos dolog, amit meg kell értenünk.

Nézzük hát, hogy működik az egyenes rendszerű vevők közé tartozó közvetlen keverésű (Direct Conversion – DC) szinkrodin vevőkészülék, melynek blokkvázlata a 4. ábrán látható.

4. ábra
egy szinkrodin rendszerű vevő blokkvázlata

Az antennáról érkező jel egy sávszűrőn keresztül jut a vevőkeverőbe. A rádió számára az antennán bejövő jel ugyanis olyan, mint az emberi fülnek a piac: közelebb vagy távolabb álló férfiak és nők suttogása vagy kiabálása érthetetlen és használhatatlan zajként érkezik, melyből csak egyetlen ember mondandójára vagyunk kíváncsiak, az összes többi zavaró komponenst ki kell szűrni. Erre a nagyfrekvenciás világban nem meglepő módon a szűrő való: a venni kívánt frekvenciánál magasabb és alacsonyabb frekvenciákat levágjuk, eldobjuk, ami átjut az az a szűk tartomány, amin belül hallgatózni akarunk.

Különböző alkatrészekből kialakított, különböző karakterisztikájú szűrőkkel mindenhol találkozunk az antennától a KF részeken át a hangerősítőig, de még a tápfeszültséget is szűrjük, hiszen viselkedését tekintve az is hordoz jeleket. Nekünk most a nagyfrekvenciás szűrők a fontosak.

Attól függően, hogy a méretezett komponenseik által meghatározott frekvencia alatt vagy felett engedik át a jelet alul- vagy felüláteresztő szűrőkről beszélünk. Ha csak egy sávrészt – a frekvencia egy szeletét engedik át -, sávszűrővel van dolgunk. Antennára, vevő elé célszerűen ilyet kötünk.

Szintén a keverőbe érkezik a venni kívánt frekvencián üzemelő VFO jele is, ami kis vevőkészülékünkben a legegyszerűbb megoldásként egy változtatható kapacitású kondenzátor és egy tekercs köré épül majd.

A mixer kimenetén a két bemenő jel különbségével operálunk, ami ugye nem más, mint az az alapfrekvencia, ami kis eltolással morzehangot vagy a modulált hang frekvenciabeli változásával magát a beszédhangot jelenti. Mindkettőt fogunk tudni bele vételezni.

Ezzel a még gyenge hangfrekvenciás jellel voltaképpen nincs is több dolgunk, mint felerősíteni. A végletekig leegyszerűsített ábránkon egyetlen jelölt fokozat valósítja meg ezt a funkciót.

A gyakorlat(unk)ban a keverő és az oszcillátor illetve a hangfrekvenciás erősítő egy-egy IC tokban kap helyet, ami nagyban megkönnyíti a dolgunkat: néhány passzív elemmel kiegészítve olcsón és egyszerűen megépíthető, jól működő rövidhullámú vevőt építhetünk.

Ehhez azonban szükségünk van néhány apróságra, az egyik ilyen egy forrasztó és talán egy alap műszer. Ezekről korábban már esett szó. A következő etapban megnézzük, hogy is néz ki, miként működik az első rádiónk, miből áll egy ilyen projekt dokumentációja. Addig is van néhány hátramaradt panelem és hozzá való tekercsem, aki majd úgy gondolja, hogy belevág az építésbe, anyagköltség (talán egy ezres) fejében kaphat egy készletet. Nyilván nem gyakorló amatőröknek fogok az első körben küldeni, mindenki más a ha8lht@qrp.hu címen elér.