1. No category

T1-MODUULI
Radioamatöörin perustekniikka
Sunday, June 19, 2011
1
PERUSSÄHKÖTEKNIIKKA
sähkö on sinistä ja sattuu
Sunday, June 19, 2011
2
SÄHKÖN OLEMUS
Sähkö on elektronien liikettä
Sähkönjohde on sellainen aine, joka sisältää kuljetettavia
varauksia (yleisesti ottaen: vapaat elektronit)
Eriste johtaa huonosti sähköä eli sillä on suuri resistiivisyys
(eristeeltä puuttuvat varauksenkuljettajat)
Puolijohde on aine, joka saadaan tietyin ehdoin johtamaan
sähköä
Sunday, June 19, 2011
3
SÄHKÖNJOHTEITA
Metallit (kulta, hopea, kupari, alumiini, messinki, rauta)
Hiili (grafiitti)
Plasma (ionisoitunut aine)
Sunday, June 19, 2011
4
SÄHKÖNERISTEITÄ
Muovit
Posliini
Lasi
Kiille
Lakat
Öljyt
Tyhjiö
HUOM!
SÄHKÖMAGNEETTINEN
SÄTEILY VOI EDETÄ
TYHJIÖSSÄ, SÄHKÖ
ITSESSÄÄN EI!
Vesi (huom! Vain tislattu (tai
ionivaihdettu) vesi on eriste!
Muut, kuten vesijohto- tai
merivesi johtavat sähköä
enemmän tai vähemmän
niissä olevien
epäpuhtauksien vuoksi!)
Kaasut (ionisoitumattomat)
Sunday, June 19, 2011
5
PUOLIJOHTEITA
Pii (Si)
Germanium (Ge)
Galliumarsenidi (GaAs)
Seleeni (Se)
Sunday, June 19, 2011
6
SI-KERRANNAISYKSIKÖT
osaathan tehdä yksikkömuunnokset?
piko
p
·10-12
deka
da
·101
nano
n
·10-9
hehto
h
·102
mikro
µ
·10-6
kilo
k
·103
milli
m
·10-3
mega
M
·106
sentti
s
·10-2
giga
G
·109
desi
d
·10-1
tera
T
·1012
Sunday, June 19, 2011
7
TAAJUUS f
Vanhoissa teksteissä kutsutaan
usein nimellä jaksoluku, jonka
yksikkönä oli c/s (cycles per
second)
Esim. 14 Mc/s = 14 MHz
Mittaa tietyn tapahtuman määrää aikayksikössä, esimerkiksi
yhden hertsin taajuus kertoo tapahtuman toistuvan kerran
sekunnissa
Yksikkö hertsi (Hz)
Sunday, June 19, 2011
8
RESISTANSSI R
Tunnetaan myös nimillä vastus tai sähkövastus
Mittayksikkö on ohmi (Ω)
Kuvaa johtimen virranvastustuskykyä
tasavirralla johtimen resistanssi riippuu sen materiaalista,
pituudesta, poikkipinta-alasta sekä lämpötilasta.
Johdeaineen ominaisresistanssilla eli resistiivisyydellä on
merkitystä
<- esimerkiksi kupari johtaa paremmin
sähköä kuin lyijy, vaikka molemmat ovat
metalleja.
väri tai poikkipinnan muoto eivät vaikuta
johtimen resistanssiin.
Sunday, June 19, 2011
9
JÄNNITE U
Yksikkö voltti (V)
Tarkoittaa kahden pisteen välistä sähköistä potentiaalieroa
Usein havainnollistetaan ‘sähköisenä korkeuserona’: kuvaa
kuinka suurella voimalla erimerkkiset varaukset pyrkivät
toistensa luo.
myös “sähköinen paine” on käytetty esimerkki:
mitä suurempi jännite, sitä suurempi “paine”
sähköjohdossa on ja sitä mielummin paine
pyrkii tasoittumaan (sähkö siirtymään jonnekin
muualle)
Sunday, June 19, 2011
10
SÄHKÖVIRTA I
Yksikkö ampeeri (A)
Tarkoittaa tietyssä ajassa siirtyvää sähkövarauksen määrää
Metallijohtimessa sähkövirta muodostuu liikkuvista
negatiivisesti varatuista elektroneista
Historiallisista syistä sähkövirran suunta määritellään
vastakkaissuuntaiseksi elektronien liikkeen kanssa
elektronit virtaavat negatiivisesta navasta
positiiviseen, sähkövirta taas toiseen
suuntaan eli plusnavasta miinusnapaan
Sunday, June 19, 2011
11
TEHO P
Yksikkö watti (W)
Kertoo, millä vauhdilla työtä tehdään tai energiaa muuntuu
Sunday, June 19, 2011
12
OHMIN LAKI
Yleensä kaavoihin ei merkitä
kertomerkkiä, vaan tarvittavat
suureet kirjoitetaan yhteen, esim.
RI = R·I.
Perusta sähköopin ymmärtämiselle
Esitetään yleensä muodossa jännite = resistanssi · virta eli
U=RI
Ohmin laista seuraa, että P=UI
Muistisääntö PUImURI
Yllämainittujen kaavojen P=UI ja U=RI vastaavuuksista seuraa,
että tiedettäessä kaksi suuretta, saadaan aina ratkaistua
muutkin.
Sunday, June 19, 2011
13
KAAVOJEN PYÖRITTELYÄ
Esimerkki 1. Meillä on 50 ohmin vastus, jonka yli vaikuttaa 230 V jännite. Kuinka suuri virta vastuksen läpi
kulkee?
Tässä kysyttiin siis virtaa I. On käytännöllistä merkitä aluksi ylös se mitä tiedetään, siis R=50 Ω ja U=230 V
Seuraavaksi etsitään kaava, joka sisältää nämä kyseiset suureet. Sellainen löytyy helposti, nimittäin U=RI,
kaava vain antaa sellaisenaan jännitteen, ei virtaa.
Asia voidaan ratkaista jakamalla kaavan yhtäsuuruusmerkin molemmat puolet R:llä. Saadaan siis
U=RI | :R
U/R=I -> I=U/R. Nyt kaava on valmis käyttöön, sijoitetaan siihen vain tunnetut tiedot ja lasketaan:
I=230 V/50 Ω
I=4,6 A
Sunday, June 19, 2011
14
Esimerkki 2. Saunan kiukaan teho on 7 kilowattia. Kiukaan virransyöttöön kytketty virtamittari näyttää lukemaa
3,6. Mikä on kuorman (kiukaan) resistanssi?
Nyt kysyttävä suure on siis R. Tiedetään, että P=7000 W ja I=3,6 A. Etsitään sopivat kaavat.
Huomaamme, että kumpikaan kaava, P=UI tai U=RI, ei sisällä kaikkia haluamiamme suureita. Tästä
ongelmasta päästään eroon yhdistämällä kaavat.
Sijoitetaan kaavaan P=UI kaava U=RI ja saadaan
P=RI·I. Koska I·I on I2, saadaan kaavasta P=RI2. Jaetaan kaava I2:lla, jolloin toiselle puolelle jää jäljelle vain
kysytty suure R.
R=P/I2. Tähän voidaan sijoittaa tiedetyt P=7000 W ja I=3,6 A, josta laskemalla saadaan tulos
R=7000 W/(3,6 A)2 = noin 540 Ω
Sunday, June 19, 2011
15
KAPASITANSSI C
Yksikkö faradi (F)
Faradi on hyvin suuri yksikkö. Siksi käytännössä aina
käytetään mikro- (µF), nano- (nF), ja pikofaradia (pF)
Kapasitanssilla mitataan jonkin kappaleen kykyä varata
sähköenergiaa itseensä
Voidaan periaatteessa määrittää kaikille kappaleille, joihin
voidaan varata staattista sähköä, mutta on ennen kaikkea
kondensaattoreihin liittyvä suure.
kondensaattorista lisää
myöhemmin
Sunday, June 19, 2011
16
VAIHTOSÄHKÖ
huom. vaihtovirran huippujen välinen jännite on aina
2x huippujännite!
Sinimuotoisen vaihtojännitteen tehollisarvo lasketaan
jakamalla huippuarvo neliöjuuri kahdella, vastaavasti
huippuarvo saadaan kertomalla tehollisarvo.
Siniaalto. Katkoviivalla on merkitty
vaihtosähkön tehollinen arvo
Jännitteen suuruus ja suunta vaihtelevat jaksollisesti ajan suhteen. Vaihtelu
on yleensä säännöllistä ja siinä on positiivinen ja negatiivinen osuus
Vaihtovirtapiireissä ajattelu on monesti mutkikkaampaa kuin
tasavirtapiireissä ajattelu (tenttiin ei kuitenkaan vaadita vaikeita asioita
vaihtovirtapiireistä)
Vaihtojännitteen tehollisarvo on samansuuruinen kuin tasajännite, jonka
lämmittävä teho on yhtä suuri kuin vaihtojännitteen teho
Lähettimestä antenniin syötettävä teho on suurtaajuista vaihtosähköä.
Sunday, June 19, 2011
17
INDUKTANSSI L
Virrallisen johtimen ympärille syntyy magneettikenttä. Kun
johdin kierretään kelalle, yksittäisten kierrosten
magneettikentät summautuvat ja kokonaiskenttä voimistuu.
Kentän voimakkuuteen vaikuttaa oleellisesti kelan sydänaine.
Tasavirta muodostaa kytkentähetkellä kelaan magneettikentän,
joka vastustaa virran kasvua. Kun virta katkaistaan purkautuu
magneettikenttä ja INDUSOI kelan silmukoihin jännitteen, joka
pyrkii vastustamaan virran pienentymistä. Ominaisuutta
kutsutaan INDUKTANSSIksi.
Mitä nopeammin magneettikenttä muuttuu sitä enemmän
induktanssi vastustaa virran muutosta. Induktanssilla on siis
vaihtovirtavastus, REAKTANSSI.
Induktanssi aiheuttaa virran jäämisen jännitteestä 90 astetta
jälkeen. Reaktanssi ei aiheuta häviötehoa.
-OH2LH
Kuvaa kelan tai muun johdinsilmukan kykyä varastoida
energiaa magneettikenttään
Tästä johtuu, että induktanssia omaavat komponentit
vastustavat virran muutosta
Yksikkö henry (H)
Mitä suurempi induktanssi, sitä enemmän kela vastustaa virran
muutosta ja sitä suuremman magneettikentän se aiheuttaa
Sunday, June 19, 2011
18
REAKTANSSI X
johtuu komponenttien varastoimasta sisäisestä energiasta:
-kelassa magneettikentästä
-kondensaattorissa sähkökentästä
sanotaan, että reaktanssi aiheuttaa jännitteen ja virran välille vaihe-eron.
Kertoo, kuinka paljon jokin piiri tai sen komponentti vastustaa
sähkövirran muutosta. Yksikkö ohmi.
Reaktiivisia komponentteja ovat
kela, jonka induktanssi aiheuttaa induktiivista reaktanssia XL
kondensaattori, jonka kapasitanssi aiheuttaa kapasitiivista
reaktanssia XC
Kuten muutkin vaihtovirtasuureet, on taajuusriippuvainen.
näin on luonnollisesti, sillä reaktanssi
riippuu induktanssista ja kapasitanssista
jotka ovat myöskin taajuusriippuvaisia
Sunday, June 19, 2011
19
IMPEDANSSI Z
Koostuu resistanssista ja reaktanssista:
Z=R+X
On vastuksen vastine vaihtovirtapiireissä. Yksikkö myös ohmi.
On taajuusriippuvainen.
-‘vaihtovirtapiirin resistanssi’: käytännössä reaktanssi,
jossa resistanssi on otettu huomioon
-ei kysytä tentissä, mutta on syytä tietää vaihtovirtapiirien
kanssa seikkaillessa
Sunday, June 19, 2011
20
Kertauksen vuoksi vielä yleiset
suureet, niiden tunnukset,
yksiköt ja lyhenteet. Alla
koottuna sekaannuksen
helpottamiseksi vastussuureet
sähköiset vastussuureet
tasavirta
=
RESISTANSSI (Ω)
KONDUKTANSSI (S)
suuretaulukko
suure
tunnus
yksikkö
lyhenne
pituus
l
metri
m
aika
t
sekunti
s
jännite
U
voltti
V
sähkövirta
I
ampeeri
A
resistanssi
R
ohmi
Ω
teho
P
watti
W
taajuus
f
hertsi
Hz
kapasitanssi
C
faradi
F
induktanssi
L
henry
H
IMPEDANSSI (Ω)
ADMITTANSSI (S)
resistanssi
konduktanssi
reaktanssi
X
ohmi
Ω
reaktanssi
suskeptanssi
impedanssi
Z
ohmi
Ω
vaihtovirta
~
Konduktanssi ja admittanssi ovat
vain käänteissuureet, mainitsin ne
jos jotakuta kiinnostaa. Ilmankin
selviää.
Sunday, June 19, 2011
21
AALLONPITUUS JA
TAAJUUS
kaava: λ = v/f
lambda (koukero yllä) on aallonpituuden symboli. v
on aallon etenemisnopeus väliaineessa (tässä
tapauksessa ilma) ja f taajuus.
myös: f = v/λ
Aallonpituus (metreinä) on sähkömagneettisen aallon
etenemisnopeus (300) jaettuna taajuudella (megahertseinä)
Kaavan voi myös kääntää ympäri: jos jaat 300 aallonpituudella,
saat taajuuden ja toisin päin
Tällä voi tarkastaa tentissä (tai muutenkin) että vastaus ei
mene kovin paljon pieleen, huomata kuitenkin tulee, että esim.
15 m taajuusalue (bandi) on todellisuudessa lähempänä 14
kuin 15 metriä!
Sunday, June 19, 2011
22
SÄHKÖN LÄHTEET
Vaihtovirtaa saadaan sähköverkosta, generaattoreista,
mikrofoneista, vaihtosuuntaajista. Sähköverkon sähkön jännite
on 230 V, taajuus 50 Hz ja muoto siniaaltoa
Tasavirtaa saadaan akuista ja kuivapareista, tasasuuntaajista ja
aurinkokennoista.
Sunday, June 19, 2011
23
MODULAATIO
kaistanleveys kertoo, kuinka laajalle
lähetys leviää nimellistaajuuden
ympärille, eli kuinka “leveä” lähete on.
Kantoaalto on tietyntaajuinen, säännöllinen signaali, joka ei itsessään
sisällä muuta kuin päällä/pois -informaation
Kantoaaltoon liitetään siirrettäväksi haluttu informaatio; tätä kutsutaan
moduloinniksi
Kantoaalto “kantaa” informaation perille
Perillä tapahtuu demodulaatio eli ilmaisu: informaation erottaminen
kantoaallosta
Tarvittava kaistanleveys määräytyy sen mukaan, millaista tietoa halutaan
lähettää. Mitä enemmän tietoa siirtyy samaan aikaan, sitä suurempi
kaistanleveys tarvitaan
CW - joitakin satoja hertsejä
Fone - minimissään 2 kHz
musiikki, heikkotas. AM 6 kHz
musiikki, stereo 15 kHz
TV-kuva 6 MHz
-OH2LH
Sunday, June 19, 2011
24
LÄHETELAJIT
Kaikille radiolähetyksille voidaan määritellä lähetelaji, joka kertoo,
millaisesta lähetyksestä on teknisesti ottaen kyse
Tarkemmin, lähetelaji kertoo ainakin
modulaation tyypin (AM, FM, SSB ym.)
moduloivan signaalin tyypin (analogi/digitaali, kanavat...)
lähetetyn informaation tyypin (puhe, CW, digimode jne.)
Käydään läpi tässä lähinnä siksi, ettei myöhemmin tule ihmetystä, ei siis
kannata ottaa liikaa paineita näiden osaamisesta.
Jos kiinnostaa enemmän,
Wikipedia tietää
hakusanalla “types of
radio emissions”
Sunday, June 19, 2011
25
CW-MODULAATIO
Lähetelaji A1A
Tässä A1A tarkoittaa seuraavaa:
-A (modulaation tyyppi): Kahden
sivukaistan amplitudimodulaatio
-1 (moduloivan signaalin tyyppi):
Yksi digitaalista informaatiota
sisältävä kanava, ei apukantoaaltoa
-A (lähetetyn informaation tyyppi):
Äänellinen lennätin, joka on
tarkoitettu vastaanotettavaksi
korvalla, esim. morsesähkötys.
CW (Continuous Wave) eli sähkötys
Kaikkein yksinkertaisin modulaatiotapa, jossa katkotaan
kantoaaltoa (ra-tapauksessa sähkötysmerkkejä vastaavasti)
Lähettimen koko teho käytetään informaation siirtoon
Yhteydet mahdollisia huonoissakin radiokeleissä
Sunday, June 19, 2011
26
AMPLITUDIMODULAATIO
Lähetelajit A2A (soinnillinen sähkötys) ja A3E (puhelähetys)
AM (Amplitude Modulation) eli amplitudimodulaatio
Hyvin yksinkertainen modulaatiotapa, jossa vaihdellaan
kantoaallon amplitudia (voimakkuutta). Herkkä häiriöille
Kaistanleveys on kaksi kertaa moduloivan taajuuden suuruinen
Ei juurikaan käytetä radioamatöörilähetyksissä
AM-signaali ilmaistaan tasasuuntaamalla
Sunday, June 19, 2011
27
Amplitudimodulaatiossa syntyvät sivunauhat, jotka ovat saman
verran kantoaaltotaajuutta ylempänä ja alempana
Sivunauhat sisältävät lähetyksen informaation, kumpikin
tismalleen saman
Lähetyksessä on siis kantoaalto, joka ei sisällä informaatiota
sekä sama informaatio kahteen kertaan sivunauhoissa
Sunday, June 19, 2011
28
DSB-MODULAATIO
Lähetelaji X3E
DSB (Dual Sideband) Modulation eli kaksisivukaistamodulaatio
Saadaan, kun otetaan AM-lähete ja vaimennetaan siitä kantoaalto.
Jäljelle jäävät sivunauhat
Kantoaallon vaimennuksessa säästyvä teho voidaan käyttää
sivunauhojen lähettämiseen
Vastaanotto monimutkaisempaa kuin AM-lähetteellä. Kantoaalto
muodostetaan uudelleen vastaanottimessa
Kaistanleveys sama kuin AM-lähetteellä
Sunday, June 19, 2011
tehoa menee silti toisen
sivunauhan lähettämiseen.
Hankala ilmaista.
29
SSB-MODULAATIO
Lähetelaji J3E
SSB (Single Sideband) Modulation eli yksisivukaistamodulaatio
Saadaan, kun DSB-lähetteestä poistetaan vielä toinen sivunauha
Riippuen siitä, kumpi sivunauha lähetetään, puhutaan LSB- tai USBlähetteestä
Kuluttaa puolet AM-lähetyksen vaatimasta kaistanleveydestä
Kaikki teho saadaan informaation siirtoon
Sunday, June 19, 2011
LSB = lower sideband eli alempi
sivunauha säilytetään
USB = upper sideband eli ylempi
sivunauha säilytetään
30
AM-lähetteen osat. Yhdistämällä ylempi
ja alempi sivunauha (USB ja LSB) sekä
kantoaalto (C) saadaan summaksi
lopullinen AM-lähete. Kuva esittää
tilannetta, jossa moduloidaan vain
yhdentaajuista ääntä.
Sunday, June 19, 2011
Kun AM-lähetteestä (ylempi) poistetaan
kantoaalto, saadaan DSB-lähete
(alempi). Informaation oleellinen sisältö
ei muutu; AM-lähetteen voi kuvitella
esim. zoomattuna DSB-lähetteenä.
31
TAAJUUSMODULAATIO
Lähetelaji F3E
FM (Frequency Modulation) eli taajuusmodulaatio
Taajuusmodulaatiossa kantoaalto vaihtelee tietyllä (kapealla)
taajuusalueella, kantoaallon amplitudi (voimakkuus) vakio
Taajuuspoikkeamaa keskitaajuudesta kutsutaan deviaatioksi
Signaalin tuottaminen kohtuullisen helppoa, vastaanotto
mutkikkaampaa
Sietää häiriöitä reilusti paremmin kuin AM
Sunday, June 19, 2011
modulaatio toteutetaan säätelemällä
oskillaattorin taajuutta
kapasitanssidiodilla (jännitteellä
säädetään kapasitanssia). Ilmaisu
vaiheilmaisimella tai
diskriminaattorilla
32
KOMPONENTIT
käyttövoimana maaginen sininen savu
Sunday, June 19, 2011
33
VASTUS
Tehtävänä on vastustaa virran kulkua virtapiirissä. Sillä voidaan
myös jakaa jännitettä tai sitä voidaan käyttää keinokuormana
Vastuksen resistanssi ilmoitetaan ohmeina
Etuvastusta tarvitaan kytkennässä, jossa
a) stabiloidaan jännitettä zenerdiodilla tai
b) käytetään valodiodia (lediä)
Sunday, June 19, 2011
<- tämän voi muistaa vaikka ajattelemalla,
että toisin kuin hehkulampulla, ledin
sisäinen resistanssi on hyvin pieni. Tästä
seuraa, että jos ledin yli virittää jännitteen
ilman etuvastusta, se kärähtää liiallisesta
sähkövirrasta, koska vastus on pieni.
34
KONDENSAATTORI
Varastoi energiaa sisällään olevaan sähkökenttään
Kapasitanssi ilmoitetaan faradeina (F) ja se on riippuvainen
levyjen pinta-alasta ja niiden välisestä etäisyydestä ja
eristeestä. Eristeenä voidaan käyttää ilmaa, paperia, öljyä,
polyesteriä yms.
Kapasitanssiin ei vaikuta lämpötila, levyjen hopeointi tai
jännitteen suuruus
Päästää lävitseen vain vaihtovirtaa. Kondensaattorin reaktanssi
pienenee taajuuden kasvaessa
Sunday, June 19, 2011
35
Elektrolyyttikondensaattori
polaarinen (kytkettävä napoihin oikein päin)
suuri kapasitanssi
radiolaitteissa käytännössä ainoastaan tasasuuntauksessa,
ei koskaan suurtaajuusosissa!
voivat pahimmillaan räjähtää, jos ne kytketään liian korkeaan
tai napaisuudeltaan väärään jännitteeseen
Sunday, June 19, 2011
36
KELA
induktanssin L mittayksikköhän oli henri H
“virran kondensaattori”
(komponentti)
Eristetystä langasta (yleensä kuparista) käämitty johdin
Kaikki kelat vastustavat virran muutosta. Tätä kuvaa suure nimeltä
induktanssi
Kelassa kulkeva sähkövirta synnyttää kelan ympärille magneettikentän.
Lämpöä vähäisemmissä määrin
Mitä suurempi induktanssi kelalla on, sitä enemmän se vastustaa virran
muutosta ja sitä suuremman magneettikentän se aiheuttaa
Induktanssi ei muutu riippuen siitä, syötetäänkö kelaan tasa- vai
vaihtojännitettä
Sunday, June 19, 2011
37
Ilmasydämisellä kelalla saadaan aikaan pieni induktanssi ja sitä
käytetään, kun halutaan hyviä suurtaajuusominaisuuksia
Ferriittisydämisellä kelalla on keskisuuri induktanssi ja se käy
keskisuurille taajuuksille. Käytetään esim. hakkurivirtalähteissä
Rautasydämellä saadaan kelalle suuri induktanssi ja se toimii
matalilla taajuuksilla. Käytetään muuntajissa sekä kuristimena
suurilla taajuuksilla
Kelan induktanssi muuttuu myös, jos sydämen lisäksi kelan
kierrosmäärää tai halkaisijaa muutetaan
Kelan reaktanssi kasvaa taajuuden kasvaessa
jos kela vastustaa paljon virran muutosta, ei
suurtaajuinen (nopeasti vaihtuva) virta pääse
siitä läpi sillä korkean induktanssin omaava
kela ei ehdi mukautua nopeasti muuttuvaan
sähköön (kuristin)
Q-arvo parantuu vaihtamalla lanka hopeiseksi
pieni kela voi olla suoraan piirilevyssä tai se
voi syntyä tahattomasti kytkentälangoista
Sunday, June 19, 2011
38
MUUNTAJA
Nimensä mukaisesti muuntaa jännitettä; yleensä pudottaa
verkkojännitteen laitteille sopivaksi
Toimii ainoastaan vaihtovirralla!
Perustuu magneettikentän muutokseen (sähkömagneettiseen
induktioon)
Yleensä muuntaja koostuu kahdesta käämistä (kelasta).
Ensiökäämiin syötetään muunnettava jännite ja toisiokäämistä
saadaan muunnettu tuotos ulos.
Sunday, June 19, 2011
39
Galvaaninen erotus tarkoittaa eristystä
sähköä johtavien aineiden välillä. Toisin
sanoen, näiden aineiden välillä ei voi kulkea
tasavirtaa, mutta sähköenergiaa voi siirtyä.
Muuntajan tapauksessa energia siirtyy
sähkömagneettisen kentän välityksellä.
Ensiö- ja toisiokäämit voidaan erottaa toisistaan sekä
muuntajan sydämestä galvaanisesti
Muuntaa suoraan kierrosmäärien suhteessa, eli ensiö- ja
toisiojännitteiden suhde on suoraan verrannollinen ensiö- ja
toisiokäämien kierrosmäärien suhteeseen.
Muuntajan tehonkesto riippuu rautasydämen poikkipintaalasta. Liian pieni tehonkesto voi rajoittaa kytkettävän laitteen
saamaa tehoa.
Sunday, June 19, 2011
40
DIODI
Diodi on komponentti, joka päästää sähkövirran lävitseen vain
yhteen suuntaan (ts. diodi on tasasuuntaava komponentti)
Kun diodin läpi kulkeva jännite on tarpeeksi suuri, se on
päästötilassa. Tämä kynnysjännite on piidiodilla noin 0.7
volttia, germaniumdiodilla 0.2 volttia
Voidaan käyttää tasasuuntaamaan muuntajasta saatavaa
vaihtojännitettä, vakavoimaan teholähteestä saatua jännitettä
tai jännitesäätöisenä korvaamaan pientä säätökondensaattoria
Sunday, June 19, 2011
41
Tasasuuntausdiodin tärkein ominaisuus on tehonkestoisuus
(jännite- ja virtakestoisuus)
Zenerdiodi (‘zeneri’) on diodityyppi, joka toimii päästösuuntaan
lähes tavallisen diodin tapaan, mutta päästää myös
estosuunnassa ns. zenerjännitteen ylittyessä. Käytetään
teholähteiden vakavoinnissa (regulaattoreissa), jolloin tarvitaan
virtaa rajoittava vastus (diodin oma resistanssi on pieni).
Kapasitanssidiodin kapasitanssia voidaan säätää
estosuuntaista jännitettä muuttamalla.
Sunday, June 19, 2011
42
TEHOLÄHTEET
tasasuuntauksen
periaate?
Tasasuuntaus: Vaihtosähköstä saadaan tasasähköä
tasasuuntaamalla. Tämä onnistuu yhdellä tai useammalla
sopivalla diodilla (tasasuuntausdiodilla).
Kun muuntajan toisiokäämissä on väliulosotto käämin
puolivälissä, saadaan kokoaaltotasasuuntaus aikaiseksi
kahdella tai neljällä diodilla.
Sunday, June 19, 2011
43
Q-ARVO
Vahvistinkytkennöissä hyvyysluku pyritään pitämään pienenä,
jotta vältyttäisiin kytkennän värähtelemiseltä.
Oskillaattoreissa puolestaan pyritään useissa sovelluksissa
mahdollisimman suureen hyvyyslukuun, jolloin kohinataso
jää matalaksi ja taajuus voidaan määrittää mahdollisimman
tarkasti.
Tarkoittaa komponentin tai värähtelypiirin hyvyyslukua
Suuri hyvyysluku tarkoittaa, että järjestelmä värähtelee
resonanssitaajuudellaan voimakkaasti, mutta siitä poikkeavilla
taajuuksilla hyvin vähän. Mitä pienempi Q-arvo, sitä
suuremmat häviöt piirissä on
Pienempi Q-arvo sen sijaan tarkoittaa, että järjestelmä
värähtelee huonommin, mutta sen resonanssialue on laajempi
Erityisen alhainen vastuksilla, saadaan kasvamaan esim. kelan
langan hopeoinnilla. Erityisen korkea Q-arvo on kvartsikiteillä.
Sunday, June 19, 2011
44
TRANSISTORI
kuinka transistori
toimii?
mallikuvat
Aktiivinen puolijohdekomponentti. Voi toimia kytkimenä, vahvistimena tai
muistin elementtinä.
Bipolaaritransistorissa on kolme kytkentäpistettä: kollektori C, kanta B
sekä emitteri E
NPN-tyyppisessä transistorissa vahvistettava virta viedään kannalle, jolloin
emitteriltä irtoaa elektroneja kannan alueelle. Kannan elektronit kuitenkin
joutuvat kollektorilla olevan voimakkaan sähkökentän imaisemiksi, jolloin
kollektorilta emitterille on suurempi virta kuin kannalta emitterille. PNPtyyppisessä transistorissa vain polaarisuus on kääntynyt.
Yksinkertaisesti: transistorissa kollektorin ja emitterin välillä voi kulkea
sähkövirta, jos kannalle tuodaan pieni virta (kantavirta).
Sunday, June 19, 2011
45
VAHVISTIN
selvitä, missä kutakin tyyppiä käytetään
Laite, jossa pienitehoinen signaali ohjaa suurempaa tehoa
RF-vahvistimet jaetaan A-, B- ja C-luokkaan
A-luokan vahvistimessa virta kulkee koko ajan, jopa ilman tulevaa
aaltoa
B-luokan vahvistimessa virta kulkee vain positiivisen puolijakson aikana
C-luokan vahvistin toimii ainoastaan siniaallon huipun aikana
Vahvistimen vahvistusta kuvaa sen ominaiskäyrä. Vahvistin saadaan
toimimaan halutussa luokassa asettamalla sen toimintapiste oikeaan
kohtaan ominaiskäyrällä.
Sunday, June 19, 2011
46
OSKILLAATTORI
Värähtelee (oskilloi) tietyllä taajuudella; on olemassa
kiinteätaajuuksisia sekä säädettäviä oskillaattoreita
Käytetään tuottamaan tietyntaajuinen signaali, josta
muunnetaan tarvittavat muuntaajuiset signaalit
Kvartsikiteelle on ominaista, että se toimii värähtelypiirinä. Se
on tarkka, sillä on korkea Q-arvo ja varsin hyvä
lämpötilavakavuus.
Sunday, June 19, 2011
47
LOOGISET PORTIT
Tentissä kysytään ainoastaan AND ja OR-portteja
AND-portin lähtö on yksi vain, jos molemmat tulot ovat yksi
OR-portin lähtö on yksi, jos jompi kumpi tai molemmat
tuloista ovat yksi
Lisäksi on olemassa mm. NOT-, XOR- ja NAND-portteja.
Sunday, June 19, 2011
48
PIIRIT JA KYTKENNÄT
piiri pieni pyörii
Sunday, June 19, 2011
49
SARJAAN- JA
RINNANKYTKENTÄ
Komponentit on kytketty sarjaan, jos niiden läpi kulkee
yhteinen virta
Rinnankytkennässä puolestaan komponenttien yli vaikuttaa
sama jännite
sarjaankytkentä
Sunday, June 19, 2011
rinnankytkentä
50
Paristojen sarjaankytkentä: jännite lisääntyy
Paristojen rinnankytkentä: virranantokyky lisääntyy ja sisäinen
resistanssi pienenee
Samanlaisten akkujen sarjaankytkentä: kytkennän jännite,
wattituntimäärä ja sisäinen resistanssi kertautuvat akkujen
määrällä.
Samanlaisten akkujen rinnankytkentä: kytkennän
wattituntimäärä ja ampeerituntimäärä sekä vaadittu
latausenergia kertautuvat akkujen määrällä.
Sunday, June 19, 2011
51
VASTUSTEN KYTKENNÄT
Sarjaan kytkettyjen vastusten kokonaisresistanssi on
osaresistanssien summa, eli sarjaankytkettyjen vastusten
resistanssit vain lasketaan yhteen.
R = R1 + R2 + R3 ...
Rinnan kytkettyjen vastusten kokonaisresistanssi on
osaresistanssien käänteislukujen summan käänteisluku
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Sunday, June 19, 2011
52
KONDENSAATTOREIDEN
KYTKENNÄT
Sarjaan kytkettyjen kondensaattoreiden kokonaiskapasitanssi
on osakapasitanssien käänteislukujen summan käänteisluku
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 ...
Rinnan kytkettyjen kondensaattoreiden kokonaiskapasitanssi
on osakapasitanssien summa
C = C1 + C2 + C3 ...
Pienen (alle 5 pF) kondensaattorin voi korvata kiertämällä kaksi
parin cm:n pituista eristettyä kytkentälankaa yhteen
Sunday, June 19, 2011
53
KELOJEN KYTKENNÄT
Sarjaan kytkettyjen kelojen kokonaisinduktanssi on
osainduktanssien summa
L = L1 + L2 + L3 ...
Rinnan kytkettyjen kelojen kokonaisinduktanssi on
osainduktanssien käänteislukujen summan käänteisluku
1/L = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 ...
Sunday, June 19, 2011
54
KYTKENNÄT
Jos aiemmin esitetyt laskukaavat
tuntuivat vaikeilta, tässä vielä taulukko
kertauksen vuoksi sekä esimerkkilaskuja
R=
1. Mikä on kolmen 50 ohmin vastuksen
resistanssi, kun ne on kytketty a) sarjaan; b)
rinnan?
C=
L=
sarjaan
2. Laske neljän 365 pikofaradin
kondensaattorin kapasitanssi, kun ne on
kytketty a) sarjaan; b) rinnan?
rinnan
1. a) 50 + 50 + 50 ohmia = 150 ohmia
b) 1/R = 1/50 + 1/50 + 1/50 ohmia = 3/50 ohmia
-> R= 1/(3/50 ohmia) = noin 17 ohmia
2. a) 1/C = 1/365 + 1/365 + 1/365 + 1/365 pF = 4/365 pF
-> C = 1/(4/365 pF) = noin 91,3 pF
b) 365 + 365 + 365 + 365 pF = 4*365 pF = 1460 pF = 1,46 nF (!)
Sunday, June 19, 2011
55
KYTKENNÄT
3. Sinulla on kolme kondensaattoria, joiden
kapasitanssit ovat 0,23 µF, 300 nF ja 900 pF.
a) Laita kondensaattorit suuruusjärjestykseen
kapasitanssin mukaan. b) Laske
kondensaattoreista muodostuvan systeemin
kapasitanssi, kun ne on kytketty sarjaan.
4. Laske induktanssiltaan 30 mH ja 700 µH
suuruisten kelojen kokonaisinduktanssi a)
sarjaan; b) rinnan kytkettynä.
Huomaa kohdissa 3 ja 4 mittayksikkömuunnokset! Et voi käyttää eri kokoisia faradeja (tai
mitään muitakaan yksiköitä) ristiin, vaan ne on muunnettava samaan yksikköön. Ethän
voi sellaisenaan laskea yhteen metrejä ja kilometrejäkään.
Yksikön voi valita itse sellaiseksi joka hyvältä tuntuu. Tässä tapauksessa on varmasti
helpointa muuntaa kaikki nanofaradeiksi: 0,23 µF = 230 nF ja 900 pF = 0,9 nF.
Jos esitetään eri kokoisissa yksiköissä olevien suureiden laskutoimituksia, on ehdottoman
tärkeää merkitä yksiköt jokaisen lukuarvon jälkeen! Muuten lienee hyväksyttävää
ilmoittaa yksikkö vain kerran lausekkeessa, kuten esim. edellisessä kohdassa 1. a) on
tehty.
Voit myös tarkastella tuloksen järkevyyttä vastusten ja kelojen rinnan- ja
kondensaattoreiden sarjaankytkentälaskuissa (työläät 1/jotain laskutyypit) siten, että
tuloksen on oltava aina pienempi kuin suurin yksittäinen komponentti!
3. a) 0,23 µF = 230 nF ja 900 pF = 0,9 nF. Siten suuruusjärjestys on
300 nF > 0,23 µF > 900 pF
b) 1/C = 1/230 + 1/300 + 1/0,9 nF = ~ (noin) 1,119 nF
-> C = 1/1,119 nF = ~0,894 nF = ~894 pF
4. a) 30 mH + 700 µH = 30,7 mH (700 µH = 0,7 mH)
b) 1/L = 1/30 + 1/0,7 mH = ~1,46 mH
-> L = 1/1,46 mH = ~0,68 mH
Sunday, June 19, 2011
56
SUOTIMET
Käsitteet: kaistanesto- ja -päästösuodin, yli- ja
alipäästösuodin, kidesuodin
Ovat induktiivisia kytkentöjä: toimivat vain vaihtovirralla
Releissä käämin rinnalle kytketty diodi suojaa komponentteja
käämissä vaikuttavilta jännitepiikeiltä
Sunday, June 19, 2011
57
YLI- JA
ALIPÄÄSTÖSUOTIMET
Ylipäästösuodin toimii
samalla periaatteella,
mutta päästää
rajataajuutta f2
suuremmat taajuudet.
ylipäästö
signaalin voimakkuus alkuperäisestä
Alipäästösuodin nimensä
mukaisesti päästää
rajataajuutta f1 alemmat
taajuudet, mutta
vaimentaa tätä ylempiä
alipäästö
f1
f2
taajuus
Sunday, June 19, 2011
58
KAISTANESTO- JA
PÄÄSTÖSUOTIMET
Kaistanpäästösuodin
päästää lävitseen
taajuuksien f2 ja f3 väliset
taajuudet.
esto
signaalin voimakkuus alkuperäisestä
Kaistanestosuodin
suodattaa taajuuksien f1
ja f4 väliset taajuudet
päästö
f1
f2
f3
f4
taajuus
Sunday, June 19, 2011
59
VASTAANOTTIMET
“...jotta voisin KUULLA sinut paremmin”
Sunday, June 19, 2011
60
YLEISTÄ
Hyvän vastaanottimen ominaisuuksia ovat herkkyys ja suuri
peilitaajuusvaimennus
Vastaanottimista puhuttaessa:
herkkyydellä tarkoitetaan kykyä vastaanottaa heikkoja
signaaleja
selektiivisyydellä eli valintatarkkuudella tarkoitetaan kykyä
erotella haluttu signaali muista läheisistä signaaleista
Sunday, June 19, 2011
61
Vastaanotin voi olla
suora vastaanotin
suorasekoitusvastaanotin
supervastaanotin
kaksoissupervastaanotin
kolmoissupervastaanotin
Suurtaajuusvahvistimen tehtävänä vastaanottimessa on
vahvistaa antennisignaalia
vaimentaa peilitaajuuksia
parantaa vastaanottimen signaalikohinasuhdetta
Pientaajuusvahvistimen tehtävänä on
syöttää äänitaajuista tehoa kaiuttimeen tai kuulokkeisiin
vahvistaa ilmaistua äänitaajuutta
Ilmaisimen tehtävänä on erotella pienitaajuinen (äänitaajuinen) signaali
suurtaajuudesta (demoduloida)
Sunday, June 19, 2011
62
SEKOITTAMINEN
Kun kaksi taajuutta
sekoitetaan, syntyy
tuloksena näiden summaja erotustaajuudet
Esimerkki: jos
f1 = 98,0 MHz ja
f2 = 10,2 MHz, niin
sekoitustulokset ovat
fo = 108,2 ja 87,8 MHz
Sunday, June 19, 2011
yksinkertaisesti:
sekoitustulokset saadaan,
kun taajuudet lisätään ja
vähennetään keskenään
f1
sekoitin
f2
fo
fo = f 1 + f 2
ja
fo = | f1 - f2 |
63
SUORA VASTAANOTIN
Nimensä mukaisesti vastaanottaa suoraan: Ilmaisu tapahtuu suoraan
kuunneltavan lähettimen taajuudella
Rakenteeltaan yksinkertainen; ei sisällä välitaajuusosia. Yksinkertaisin
suora vastaanotin on kidekone.
Voi vastaanottaa AM-lähetettä ja käyttää diodi-ilmaisinta
Selektiivisyys usein huono etenkin HF-alueella, herkkyys kuitenkin
hyvä
antenni
Sunday, June 19, 2011
suurtaajuusaste
ilmaisin
pientaajuusaste
oskillaattori:
taajuuden valinta
erottaa informaation
kantoaallosta
vahvistaa pientaajuisen
signaalin (äänen)
diodi tasasuuntaa -> AM ilmaistaan
tasasuuntaamalla
kaiutin
“Huono selektiivisyys johtuu
vaikeudesta tehdä säädettävää
resonanssipiiriä jonka Q-arvo olisi hyvä
koko viritysalueella”
-OH2LH
64
SUORASEKOITUSVASTAANOTIN
Antennista tulevaan taajuuteen sekoitetaan haluttu kuunneltava taajuus,
jolloin sekoitustuloksena syntyy äänitaajuinen signaali sekä korkea eihaluttu signaali
Informaatio saadaan alipäästösuodattamalla sekoitustulos, varsinaista
ilmaisua ei tarvita. Huono selektiivisyys vasta pientaajuusasteessa
tapahtuvan asemien erottelun johdosta.
suurtaajuusaste
antenni
sekoitin
vahvistaa ja suodattaa
sisääntulevaa signaalia
pientaajuusaste
suodattaa ja vahvistaa
pientaajuisen signaalin (äänen)
kaiutin
paikallisoskillaattori
tuottaa sekoitettavan
taajuuden, välitaajuuden
Sunday, June 19, 2011
65
Q-KERTOJA
(liittyy suoraan vastaanottimeen)
Parantaa selektiivisyyttä keinotekoisesti
Tässä lähinnä kiinnostuneille.
Ilman näitäkin selviät tentistä
mainiosti läpi.
On viritettävä suurtaajuusvahvistin
Asia on kopioitu about suoraan
OH2LH:n kalvolta.
Osa vahvistetusta signaalista syötetään tuloon
Tuloon syötettävä signaali on samassa vaiheessa tulosignaalin kanssa, jolloin takaisin syötetty signaali
kompensoi häviöitä ja parantaa Q-arvoa
Koska resonanssipiiri on laajalla alueella säädettävä, muuttuu myös Q-arvo resonanssipiiriä säädettäessä ja
täten on tuloon syötettävän signaalin oltava myös säädettävä
Jos tuloon syötetään liikaa signaalia, alkaa vahvistin värähdellä ja siitä tulee oskillaattori
Värähtely siirtyy antenniin ja häiritsee muita lähellä olevia vastaanottimia
Takaisinkytkentä on oikea, kun vastaanotin on aivan värähtelyn rajalla
Q-kertoja on vanhentunutta tekniikkaa ja sitä ei juurikaan enää käytetä
Sunday, June 19, 2011
66
SUPERVASTAANOTIN
super tulee sanasta
superheterodyne
Antennista tuleva signaali vahvistetaan ja ohjataan sekoittajaan
Paikallisoskillaattorissa luodaan hieman halutusta kuuntelutaajuudesta
eroava taajuus ja sekin ohjataan sekoittajaan
Sekoitustuloksena syntyy kaksi taajuutta, joista yleensä summataajuus
(korkeampi) poistetaan ja erotustaajuus (välitaajuus) vahvistetaan ja
ilmaistaan
suurtaajuusaste
antenni
sekoitin
ilmaisin
suurtaajuusvahvistin
pientaajuusaste
pientaajuusvahvistin
paikallisoskillaattori
Sunday, June 19, 2011
välitaajuusvahvistin
kaiutin
apuvärähtelijä
67
Esimerkki: Haluat kuunnella taajuudella 7010 kHz saapuvaa
lähetystä. Käännät radiosi oskillaattorin taajuudelle 6560 kHz.
Taajuudet 7010 kHz ja 6560 kHz sekoitetaan, jolloin syntyvät
taajuuksien summa ja erotus; 13570 kHz ja 450 kHz. 13570
kHz suodatetaan pois, jolloin jäljelle jää 450 kHz välitaajuus.
Ongelmana ovat peilitaajuudet: Jos taajuudella 6110 kHz on
myöskin menossa lähetys, sekin tulee antennisignaalin
mukana sekoittimeen. Kun 6110 kHz sekoitetaan taajuuden
6560 kHz kanssa, syntyy myös tästä (6560-6110 kHz) 450
kHz välitaajuus, joka yhdistyy ensimmäisen aseman
välitaajuuden kanssa - seurauksena yhdeltä taajuudelta kuuluu
kaksi asemaa.
yksinkertaisesti: välitaajuus on sekoituksen tuloksena syntynyt taajuus, joka vahvistetaan ja ilmaistaan
summa- tai erotustaajuus jompi kumpi on välitaajuus riippuen siitä, kumpaa taajuutta käytetään edelleen
peilitaajuus taas on oskillaattoritaajuudesta välitaajuuden päässä jompaan kumpaan (ylös tai alas) suuntaan oleva
taajuus
Sunday, June 19, 2011
68
Supervastaanottimessa ei välttämättä tarvita
suurtaajuusvahvistinta
Osia voivat kuitenkin olla pientaajuussuodin, 2.
suurtaajuusvahvistin sekä välitaajuusvahvistin
Supervastaanottimessa on aina sekoitin, ilmaisin ja oskillaattori
Supervastaanottimen selektiivisyys perustuu välitaajuuden
suodatukseen (kaistanpäästösuodin). Q-kertojaa voidaan
käyttää supervastaanottimen valintatarkkuuden
parantamiseen.
Sunday, June 19, 2011
69
KAKSOISSUPERVASTAANOTIN
Peilitaajuusongelman takia on kehitetty kaksois- ja
kolmoissupervastaanottimia, joissa nimiensä mukaisesti on
kaksi tai kolme välitaajuusastetta
Mahdollisimman suuren peilitaajuusvaimennuksen
saavuttamiseksi ensimmäinen välitaajuus on yleensä valittu
suureksi (kymmeniä-satoja megahertsejä).
Sunday, June 19, 2011
70
LÄHETTIMET
“Sinun tulee aina käyttää suurinta sallittua
ulostulotehoa, jotta kaikki kuulevat sinut parhaalla
mahdollisella tavalla”
Sunday, June 19, 2011
71
SÄHKÖTYSLÄHETIN
Yksinkertainen lähetin saadaan yhdellä taajuudella
värähtelevästä kiteestä ja pääteasteesta
Katkomalla kiteen antamaa kantoaaltoa saadaan sähkötystä
Jos halutaan korkeampi taajuus, on käytettävä kertoja-astetta,
joka moninkertaistaa taajuuden, koska kide värähtelee vain
yhdellä taajuudella.
Sunday, June 19, 2011
72
SSB-LÄHETIN
SSB-lähetin on sähkötyslähetintä huomattavasti monimutkaisempi, sillä
kantoaalto ja toinen sivunauha vaimennetaan
Balanssimodulaattoriin (balansoituun modulaattoriin) tuodaan
kideoskillaattorista kiinteä värähtely ja mikrofonista tuleva äänitaajuus
Balanssimodulaattori vaimentaa kantoaallon, mutta jättää jäljelle
molemmat sivunauhat
Suodin poistaa toisen sivunauhan ja sekoittajassa synnytetään lopullinen
lähetettävä tuotos.
muista kaaviosta
balanssimodulaattori
Sunday, June 19, 2011
73
ANTENNIT JA
SIIRTOJOHDOT
Sunday, June 19, 2011
74
ANTENNIT
Antennin tehtävä on lähetettäessä muuttaa siihen syötetty
korkeataajuusteho sähkömagneettiseksi säteilyksi ja
vastaanotossa tietysti toisin päin.
Hienommin sanottuna antennit ovat laitteita, jotka sovittavat
siirtojohdon avaruuteen.
Antenneja on monenlaisia ja tärkeimmät tyypit käydäänkin nyt
läpi.
Sunday, June 19, 2011
75
DIPOLIANTENNI
Dipoliantenni on vahvimmillaan 1.5 aallon
mittaisena. Säteilykuvio näyttää ylöspäin
kahdeksikolta. Dipoli säteilee huonosti viiksien
osoittamiin suuntiin.
Parittomat kerranaiset; siis esimerkiksi 40 metrin
dipoli toimii 7 MHz, 3*7 MHz = 21 MHz, 5*7 MHz
jne. taajuuksilla, 80 metrin dipoli taas 3,5 MHz, 3*3,5
MHz = 10,5 MHz...
Dipoli on lanka-antenni, jossa kaksi rinnakkain kulkevaa lankaa
erkaantuvat vastakkaisiin suuntiin.
Yleensä käytetään puoliaaltodipoleita, joissa yhden langan
pituus on 1/4 aallonpituutta.
Toimii kohtalaisesti myös pituuden määräämän taajuuden
parittomilla kerrannaisilla.
Yksinkertainen ja helppo rakentaa ja ylläpitää.
Sunday, June 19, 2011
76
MAATASOANTENNI
Maatasoantenni eli GPantenni on pystyantenni,
jonka osien pituus on
neljäsosa aallonpituudesta
Teoriassa GP:n
impedanssi on 36 ohmia,
mutta taivuttamalla
maatasoja alaspäin
päästään lähelle 50
ohmia.
Sunday, June 19, 2011
GP eli Ground
Plane
77
VERTIKAALIANTENNI
Tunnetaan myös nimellä piiska-antenni.
Ei ole tehokas vahvistukseltaan, on kuitenkin pienikokoinen.
Ympärisäteilevä, eli vertikaaliantennilla voi vastaanottaa
signaalia yhtä aikaa kaikista ilmansuunnista.
Käytetään yleensä mobile- ja portableasemissa sekä niille
tarkoitetuissa toistimissa.
Sunday, June 19, 2011
78
MUITA ANTENNEJA
Pitkälanka-antenni, jonka impedanssi on epämääräinen ja joka
vaatii siksi sovituksen, on pitkä lanka vedettynä lähimpään
puuhun tai muuhun valitsemaasi fasiliteettiin.
Kokoaaltoantenni on yhden aallonpituuden mittainen lanka,
joka voidaan asetella suorakulmion muotoon. Impedanssi
‘loopilla’ on noin 100 ohmia.
Yagiantenni, joka on suunta-antenni (esim. TV-antenni on yagi).
Suunta-antennit säteilevät tiettyyn suuntaan.
Sunday, June 19, 2011
79
SOVITUS
viimeistään tässä vaiheessa on
syytä tehdä selväksi, että
tehokkaan antennin pituus
vaihtelee käytetyn
aallonpituuden mukaan
jok’ikisessä antennissa!!!
Sovitus tarkoittaa tilannetta, jossa kuormaan saadaan syötetyksi tehoa
mahdollisimman tehokkaasti (mahdollisimman vähän tehoa palaa takaisin
teholähteeseen).
Kuorma ja teholähde on sovitettu, kun niiden impedanssit ovat samat.
Nykyaikaiset lähettimet on rakennettu olettaen, että käytetään 50 ohmin
syöttöjohtoa. Siksi käytettävän kaapelin sekä antennin (kuorman) tulee olla
50-ohmisia.
Koaksiaalikaapeleilla impedanssi yleensä on ja pysyy 50-ohmisena,
avosyöttöjohto tarvitsee erityisen sovituksen.
Sunday, June 19, 2011
80
SEISOVAN AALLON SUHDE
Jos kuorman impedanssi ei ole 50 ohmia, osa lähetetystä tehosta heijastuu
epäsovituksen vuoksi takaisin ja kaapeliin syntyy seisova aalto eikä lähetin näe
kuormaa 50-ohmisena.
Sovitusta mitataan seisovan aallon suhteella (SAS tai yleisemmin SWR, Standing Wave
Ratio)
SWR kertoo, kuinka hyvin kuorma on sovitettu lähettimeen (paljonko tehosta heijastuu
takaisin). Paras SWR:n arvo 1:1 tarkoittaa, että kaikki syötetty teho säteilee antennista.
Jos arvo on yli 2:1, lähetin voi rikkoutua väärän sovituksen vuoksi.
Antennin sovitusta voidaan parantaa käyttämällä antenninvirityslaitetta (tuneria), joka
nimensä mukaisesti sovittaa antennin. Tämä laskee SWR:ää, mutta on tärkeää
huomata, että paraskaan tuneri ei paranna antennin ominaisuuksia. Toisin sanoen
huono antenni säteilee yhtä huonosti, oli se viritetty tai ei - virittämisen takia huono
SWR ei kuitenkaan riko lähetintä.
Sunday, June 19, 2011
81
SYÖTTÖJOHDOT
50 Ω koaksiaalikaapelin lisäksi
on olemassa myös 75-ohmisia
(käytetään esim. televisioissa) ja
93-ohmisia koaksiaalikaapeleita.
Eniten käytetyt syöttöjohdot ovat koaksiaalikaapeli (yleensä 50 Ω) sekä
avosyöttöjohto (‘lapamato’, noin 240-450 Ω)
Vesi koaksiaalikaapelissa vaimentaa eniten korkeita taajuuksia
Koaksiaalikaapelia valitessa on kiinnitettävä huomiota sen tehonkestoon.
Mitä ohuempi kaapeli, sitä enemmän tehoa hukkuu matkalle. Häviöt
alkavat olla merkittäviä VHF-alueesta ylös.
Avojohdon häviöt ovat pienempiä, mutta HF-taajuuksia ylempänä sen
käyttö on vaikeaa.
Ominaisimpedanssi mitataan joko a) SWR-mittarilla ja sopivilla vastuksilla
tai b) LC-mittarilla.
Sunday, June 19, 2011
82
RADIOAALTOJEN
ETENEMINEN
maalla, merellä ja ilmassa
Sunday, June 19, 2011
83
YLEISTÄ
Radioaallot ovat sähkömagneettista säteilyä ja etenevät
valonnopeudella ilmassa ja avaruudessa (tyhjiössä). Ne eivät ole
paineenvaihteluita tai mitään muutakaan paranormaalia.
Jako tapahtuu karkeasti ottaen 30 megahertsin kohdalla, jota
alempana signaalit heijastuvat ilmakehästä takaisin maahan ja jota
ylempänä signaalit karkaavat avaruuteen.
Raja on kuitenkin häilyvä, esim. 6 m alue saattaa käyttäytyä kuin HFalue auringonpilkkumaksimin tai kesäisen Es-etenemisen aikaan.
Sunday, June 19, 2011
84
HF-ETENEMINEN
HF-alueen signaalien etenemisen perustana on ilmakehän yläosassa
sijaitseva ionosfääri, josta HF-taajuudet heijastuvat takaisin maahan.
Ionosfääri jakautuu D-, E- ja F-kerroksiin, joista F voi olla päiväsaikaan
jopa kahdessa (F1 ja F2) osassa. Ionosfäärin heijastavuus vaihtelee
vuorokauden-, vuodenajan ja (kaikkein eniten) auringonpilkkujen määrän
mukaan:
päivällä on jokseenkin turha olettaa 80 tai 40 m alueella saavansa DXyhteyksiä (kaukoyhteyksiä), kun taas 200-300 km (80 m) tai 500-1000
km (40m) yhteydet ovat tavanomaisia
yöllä sen sijaan 80 ja 40 metrillä kuulee sekä eurooppalaisia että
muiden maanosien asemia
Sunday, June 19, 2011
85
HF-alue jaetaan karkeasti päiväbandeihin (20-10 m) ja
yöbandeihin (160-40 m). Näiden väliin jää 30 metrin bandi, jolla
DX-yhteydet ovat yleensä mahdollisia ympäri vuorokauden.
Lähtökulma maanpintaan nähden vaikuttaa yhteyksien
saamiseen; mitä pienempi lähtökulma, sitä pidemmälle signaali
etenee ennen heijastumistaan ja sitä pidemmän matkan
signaali ehtii tehdä ennen vaimenemistaan.
Sunday, June 19, 2011
86
VHF/UHF-ETENEMINEN
Tavallisesti VHF-signaali (ja siitä ylöspäin) kantaa vain jonkin verran
näköyhteyden ulkopuolelle, koska se ei heijastu vaan jatkaa matkaansa
avaruuteen. Tärkein etenemismuoto on siis pinta-aalto.
CW on paras lähetelaji DX-yhteyksille. Unohda FM.
Toistimet on tarkoitettu mobile- ja portableasemien kantaman
laajentamiseen, ei DX-yhteyksiin eikä *jauhantaan kiinteillä asemilla.
Vuorenrinne tai jopa metallimasto yhteysvälillä voi liiaksi hankaloittaa
yhteyden saamista.
Sunday, June 19, 2011
87
Es-eteneminen: ionosfäärin E-kerroksen voimakas ionisoituminen kesäisin
(‘sporadinen E’)
Tropo: troposfäärisessä etenemisessä kylmän ja lämpimän ilmamassan
väliin syntyy radioaaltoja kuljettava kerros (kanavoituminen). Voi aiheuttaa
kesäisin ongelmia, kun oman toistimen lisäksi avautuvat kaikki lähiseudun
toistimet.
Aurora: revontuliheijastumilla on mahdollista pitää hyviä CW-yhteyksiä,
puheyhteydet onnistuvat huonosti.
Meteorisironta: signaali suunnataan pienten meteorien jättämiin
ionisoituneisiin jälkiin, jotka heijastavat hetken radioaaltoja.
EME (Earth-Moon-Earth): signaali suunnataan Kuuhun, josta pieni osa
heijastuu takaisin. Tarvitsee suuria antenneja ja tehoja.
Sunday, June 19, 2011
88
MITTAAMINEN
“oomi kertaa käämi, pimeenä koko lääni”
Sunday, June 19, 2011
89
YLEISTÄ MITTAAMISESTA
Puhuttaessa mittaamisesta yleismittarilla (AVO-mittarilla),
kytkennän on oltava jännitteetön ja mitattavan komponentin irti
piirilevystä oikean tuloksen varmistamiseksi.
Yleismittarilla voi mitata tasajännitteitä ja -virtoja, pientaajuisia
vaihtojännitteitä ja -virtoja sekä vastuksia.
Ennen elektrolyyttikondensaattorin mittausta on varmistuttava,
että siinä ei ole varausta!
Sunday, June 19, 2011
90
MITATTAVAAN PIIRIIN
KYTKEYTYMINEN
Jännitemittauksissa tulee mittari aina kytkeä rinnan
Virtamittauksissa kytkettävä sarjaan
Jos mittarin mittausalue ei riitä virtamittausalueella, voidaan
asia kiertää käyttämällä sivu- eli shunttivastusta.
Sunday, June 19, 2011
91
MUITA MITTAUKSIA
Taajuuslaskurilla voidaan mitata moduloimattoman kantoaallon
taajuus tarkasti
Lähettimestä lähtevän virran mittaus onnistuu
termistorimittarilla
Oskilloskoopilla voidaan nähdä jännitteen muoto. Tästä taas
voidaan mitata jännitteen suuruus ja taajuus.
SWR-mittarilla mitataan seisovan aallon suhdetta eli kuorman
sovitusta.
Sunday, June 19, 2011
92
SÄHKÖTURVALLISUUS
“kyllä minä tied... AUTS”
Sunday, June 19, 2011
93
SUOJAUSLUOKAT
I-suojausluokan laitteiden tulee käyttää maadoitettua SUKOpistoketta. RA-laitteet kuuluvat lähän luokkaan.
II-suojausluokan laitteessa on muovikuoret eikä laitteen
jännitteisiin osiin pysty vahingossa koskettamaan suojakotelon
vuoksi.
III-suojausluokan laitteet toimivat suojajännitteellä, joka on
enintään 42 V kuormitettuna (50 V kuormitettuna).
0-suojausluokan laite on maadoittamaton, suojaeristetty ja
käyttää maadoittamatonta pistotulppaa.
Sunday, June 19, 2011
94
VIRRANSYÖTTÖ RALAITTEISIIN
RA-laitteet kuuluvat I-suojausluokkaan, joka vaatii, että laite käyttää
maadoitettua pistorasiaa. Siksi laitteet vaativat myös kolme johdinta:
ruskea (vaihe), sininen (nolla) sekä viher-keltainen (suojamaa).
Suojamaan on irrottava viimeisenä jos käy niin, että johtimet irtoavat
pistotulpasta.
Maadoitusjohtimen toinen pää on kiinnitettävä laitteen runkoon
koneruuvilla. Vedonpoistin ei saa olla metallinen.
Laitteen pääkytkin ei saa olla metallia ja sen on katkaistava molemmat
sähköjohdot, sekä vaihe- että nollajohdin. Kytkimeen on merkittävä,
milloin se on auki ja milloin kiinni.
Sunday, June 19, 2011
95
Verkkojohto: osajohtimien on oltava yhteisen kulutusvaipan alla. IIsuojausluokkaan kuuluvan pistotulpan saa liittää I-suojausluokan
pistorasiaan. Mikäli maahan tuodaan ra-laite, jossa ei ole I-suojausluokan
verkkojohtoa, on sellainen asennettava ennen kuin laitetta saa käyttää.
Jatkojohto: RA-laitteissa saa käyttää jatkojohtoa, mutta se ei saa muuttaa
suojausluokkaa. II-suojausluokan jatkojohdon saa liittää I-suojausluokan
pistorasiaan. Jatkojohdossa johtimen on oltava vähintään 1.5mm2
kaapelia.
Ladatessa 600mAh NiCd-akkua, tulisi käyttää 60mA latausvirtaa 14h ajan.
Suurtaajuussähkö: vaikka ei ole erityisen vaarallista sydämelle, voi
aiheuttaa kosketeltaessa palovammoja. Pääsyn sähköverkkoon voi estää
kytkemällä muuntajan ensiöpuolella 3000 pF/3750 V suotokondensaattorit
runkoon.
Huom! Kondensaattoreiden tulee olla erityisesti
suunniteltu suotokondensaattoreiksi (ns. X- ja Ytyypit), mitkä tahansa 3000 pF/3750 V
kondensaattorit eivät käy!
Sunday, June 19, 2011
96
Jännitelähde: verkkovirtakytkimen on katkaistava molemmat johtimet.
Tarvitsee sulakkeen muuntajan ensiössä sekä purkausvastuksen toisiossa.
Suojaerotus: tarkoittaa erityisen suojaerotusmuuntajan käyttöä.
Vikavirtakytkin: ei ole välttämätön ra-asemalla. Itsetoimiva, perustuu vaiheja nollajohtimen väliseen virtaeroon.
Sähköturvallisuusmääräykset eivät salli vaarallisia verkkojännitteitä
antennissa, antenni- ja maadoitusliittimissä, signaalien siirtoon
tarkoitetuissa radiolaitteen liittimissä tai II-suojausluokan laitteen kotelossa
maahan nähden. Verkko- tai muu vaarallinen jännite saa olla laitteiden
verkkoliittimissä tai säätökondensaattorin akselissa laitekotelon sisällä.
Sähkötyöt ovat luvanvaraisia. Radioamatööri ei saa tehdä kiinteitä
sähköasennustöitä!
Sunday, June 19, 2011
97
MAADOITUS
Pistotulpasta saatavan maadoituksen lisäksi on asemalla oltava myös ns.
käyttömaadoitus, mikä tarkoittaa kaikkien aseman laitteiden
mahdollisimman suoraa kytkemistä maahan.
Maadoitusjohtimen on oltava 10 metrin pituinen, vähintään 16 mm2 paksu
kuparijohdin 0.7 metrin syvyydessä maassa.
Laitteet on yhdistettävä maahan rinnakkain, ei koskaan sarjaan!
Kerrostaloissa mainitunlaisen maadoituksen rakentaminen on
mahdotonta, joten käyttömaadoitukseen käy esimerkiksi vesijohto tai
lämpöpatteri, kunhan sen maapotentiaalista on varmistuttu.
Sunday, June 19, 2011
98
CE-MERKINTÄ
Verkkojännitteeseen kytkettävän laitteen seuraavien osien on
oltava CE-merkittyjä:
laitteen pääkytkin (verkkokytkin)
sulakkeenpidin sekä sulake
pistotulppa
Sunday, June 19, 2011
99
FINAALISSA
Viimein. Vielä muutama vinkki.
Sunday, June 19, 2011
100
OHJEITA TUTKINTOON
Tässä muutama tärkeä asia tutkinnosta, jotka on syytä
teroittaa ja pitää mielessä:
väittämät on aina luettava tarkasti ja tarvittaessa useaan
kertaan
varmista että olet ymmärtänyt, mitä väittämä todella
tarkoittaa
kiinnitä huomiota yksittäisiin sanoihin
terveellä järjellä selviää suurimmasta osasta kysymyksiä
Sunday, June 19, 2011
101
K-MODUULIN TÄRPIT
Perusluokkalainen saa
pääsääntöisesti “perusluokkalainen saa”: 18 oikein, 2 väärin
Yleisluokkalainen saa
pääsääntöisesti “yleisluokkalainen saa”: 14 oikein, 2 väärin
Radioamatöörit voivat
pääsääntöisesti “radioamatöörit voivat”: 16 oikein, 5 väärin
Viestintävirasto voi
pääsääntöisesti “Viestintävirasto voi”: 14 oikein, 4 väärin
Sunday, June 19, 2011
102
IARU:n taajuusjakosuositus
Ennen kysymyspankin uudistamista 2010 oli kahdenlaisia kysymyksiä:
“ei IARU” -> väärin ja “on IARU” -> oikein
Nykyisin saman muistisäännön ei pitäisi päteä, mutta kysymyspankki
on uudistettu huolimattomasti ja sisältää “ei IARU”-väittämien sijaan
seuraavanlaisia:
05168 “144.050 - 144.500 MHz on IARU:n taajuusjakosuosituksen
mukaan ole varattu sekä sähkötys- että puheliikenteelle.” (väärin)
Väittämä ei ole suomen kieliopin mukaan mielekäs, ja entiset “ei IARU”väittämät, siis väärät väittämät, tunnistaakin tästä “on ole”kielioppivirheestä.
Sunday, June 19, 2011
103
Kaistanleveys
11 oikein, 4 väärin
Kantoaaltoteho
21 oikein, 3 väärin
Ei koskaan
kaikki 7 väärin
Ei voi
16 väärin, 1 oikein
Sunday, June 19, 2011
104
T1-MODUULIN TÄRPIT
Jos et tiedä varmasti, merkkaa kaikki vaihtoehdot vääriksi
Varo! Kysymyspankissa on 22 kysymystä, joiden kaikki
vaihtoehdot ovat oikein.
Sunday, June 19, 2011
105
KIITOKSET
(lähteet)
OH7JEV ja OH6FPQ
Jussi, Samu, Tuure, Jyri ja
muut betatestaajat
OH2BR Opiskelun opas
Millainen maku jäi suuhun? Mikä oli
esityksessä hyvää, mikä huonoa? Oliko
jotain selitetty erityisen hyvin vai jäikö
asioita hämärän peittoon?
Kaikki kokemukset, ehdotukset ja ideat
tästä materiaalista otetaan ilolla vastaan
osoitteessa [email protected]!
OH2KKU nettitentti
OH3NOB OH3ABN:n websivusto
OH2LH Radioamatööriperuskurssi-kalvot
wiki.ham.fi / #ham.fi
SRAL websivusto
Wikipedia
© 2009 ja 2010 Antti Louko OH6FME
Sunday, June 19, 2011
106