Radioamatöörikurssi 2018

Transkriptio

1 Radioamatöörikurssi 2018 Radioiden toimintaperiaatteet ja lohkokaaviot Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 13

2 Sisältö Lähettimien ja vastaanottimien rakenne eri modulaatiolla Superheterodyne-periaate Välitaajuus ja siihen liittyvät käsitteet 2 / 13

3 Lähetin yksinkertaistettuna Ääni moduloidaan, vahvistetaan ja viedään antennille Mikrofoni Amplitudimodulaattori Vahvistin Antenni Säädettävä oskillaattori Oskillaattori AM FM 3 / 13

4 Vastaanotin yksinkertaistettuna Antennilta tullut signaali vahvistetaan, suodatetaan ja ilmaistaan AMilmaisin Kaistanpäästösuodatin Kaiutin 4 / 13

5 Välitaajuus Yleensä radion taajuutta halutaan säätää. Kaikkien osien toimintataajuutta on vaikea muuttaa kerralla, joten muutetaan kuunneltava radiotaajuus kiinteäksi välitaajuudeksi Tarvitaan sekoitin ja säädettävä paikallisoskillaattori Kutsutaan superheterodyne-periaatteeksi, supervastaanotin 5 / 13

6 Sekoitus Matemaattisesti kahden signaalin kertolasku: ideaalinen sekoitin kertoisi kaksi jännitettä keskenään Antaa ulos 2 sisääntulevan signaalin taajuuksien summat ja erotukset Toinen taajuuksista on yleensä tehty paikallisoskillaattorilla (local oscillator, LO) 6 / 13

7 Esimerkki Radion välitaajuus on 9 MHz ja sillä halutaan kuunnella taajuutta 7 MHz Säädetään paikallisoskillaattori taajuudelle 2 MHz (tai 16 MHz) sekoittimeen tuleva 7 MHz radiotaajuus muuttuu 9 MHz välitaajuudeksi Sama tulee sekoittimesta ulos myös 5 MHz (tai 23 MHz) taajuudella, mutta se suodatetaan pois heti sekoittimen jälkeen, jolloin se ei haittaa Input 7 MHz Local Oscillator 2 MHz Output 9 MHz 5 MHz Input 7 MHz Local Oscillator 16 MHz Output 9 MHz 23 MHz 7 / 13

8 Peilitaajuus Yleensä halutaan vain joko summa- tai erotustaajuus, ei molempia Toinen, ns. peilitaajuus suodatetaan pois Peilitaajuusvaimennus kertoo, kuinka hyvin eitoivottu sekoitustulos suodatetaan pois Vaihtoehto suodatukselle: image reject mixer Kaksi sekoitinta, LO 90 eri vaiheissa (I/Q, kvadratuuri) 8 / 13

9 Esimerkki: peilitaajuus 2 MHz paikallisoskillaattorin tapauksessa kuitenkin myös 11 MHz radiotaajuus muuttuu samaksi välitaajuudeksi Kaikki 11 MHz taajuudella oleva täytyy siis suodattaa pois ennen sekoitinta, ettei se kuulu samaan aikaan 11 MHz on siis tällöin peilitaajuus 16 MHz paikallisoskillaattorin tapauksessa lähin peilitaajuus onkin 25 MHz, helpompi suodattaa pois Input 11 MHz Local Oscillator 2 MHz Output 9 MHz 13 MHz Input 25 MHz Local Oscillator 16 MHz Output 9 MHz 34 MHz 9 / 13

10 LNA Vastaanotin kokonaisuudessaan Välitaajuus Ilmaisu AM FM AGC Tuloilmaisin SSB Paikallisoskillaattori FMdiskriminaattori Taajuussynteesi AFC Toinen paikallisoskillaattori 10 / 13

11 Kohinaluku Lämpökohinaa tulee kaikesta, missä on häviöitä Kaapelit, vastukset, ympäristön mustan kappaleen säteily Vahvistimen kohinaluku (NF, noise figure) kertoo desibeleinä, kuinka paljon vahvistimen kohina huonontaa signaali-kohinasuhdetta silloin, kun sisäänmenoon tuleva taustakohina vastaa lämpökohinaa huoneenlämmössä Kohinakerroin F on sama lineaarisella asteikolla. NF = 10 db * log 10 (F) Kohinalämpötila T: minkä lämpöisen vastuksen kohina vastaisi vahvistimen kohinaa. F = 1 + T / 290 K Vaimennin tai häviöllinen kaapeli nostaa kohinalukua sen vaimennuksen verran Pienikohinaisilla vahvistimilla luokkaa 1-3 db, vastaanottimilla 1-20 db 11 / 13

12 Muita kohinan lähteitä Puolijohteissa 1/f-kohina, raekohina, vyörykohina Radioaalloilla ukkonen, muut sähkölaitteet, galaktinen kohina 12 / 13

13 13 / 13