Kuunnellanko mittalaitteilla?

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Kuunnellanko mittalaitteilla?"

Jere Aaltonen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Kuunnellanko mittalaitteilla? Ilpo J Leppänen (IJL) Jo kauan sitten on esitetty kritiikkiä esim. hifi-laitteiden osalta sen johdosta, että mittauksissa hyvänä pidetty laite ei ole kuullostanut kuuntelijoiden mielestä sitä mitä mittaukset olisivat edellyttäneet. Tämä on varmasti totta ja johtuu osaltaan mittausmenetelmien kehittymättömyydestä, mutta myös ihmisen varsin subjektiivisesta kuuloaistista. Mielestäni samaa voi sanoa jossain määrin radiolaitteiden suhteen. Niissäkin muodostetaan kuitenkin lopuksi audiosignaali kuuntelijan korviin ja tässäkin löytyy varmasti erilaisia mieltymyksiä siitä mikä on hyvä. Kun radiolaitteita mitataan niin mittalaitteilla voidaan helposti rajata laitteita erilaisiin tasoryhmiin, pystytään toistettavissa olosuhteissa tekemään mittaukset eri laitteille mikä vaihtelevien keliolosuhteiden takia on paljon hankalampaa tehdä kuuntelemalla radiosignaaleja. Eri aikoina samoillakin antenneilla tehdyt vertailut eivät anna luotettavaa kuvaa laitteiden eroista. Kuuntelemalla on sinänsä vaikeaa tai mahdotontakin sanoa vaikkapa selektiivisyydestä sitä mikä osa vastaanottimessa todellisuudessa muodostaa eroja verrattaessa sitä toiseen laitteeseen. Kokonaisselektiivisyys kun muodostuu monissa eri vastaanottimen asteissa. Tämän takia esim. paremman välitaajuussuotimen vaihto voi vaikuttaa toisessa laitteessa enemmän kuin toisessa. Toisaalta kuuntelulaitteistossa on osia joiden ominaisuuksia ei oikeastaan voi tutkia muuta kuin mittaamalla. Tämmöisiä asioita ovat kaapelien ja liitinten ominaisuudet ja tarkemmat suotimien päästö- ja estokaistojen tutkimiset. Karkeampaa mittalaitekäyttöä edustavat mm. katkosten etsintä yleismittarilla. Sillä ei kuitenkaan havaitse esimerkisi sitä jos koaksiaalikaapelin sisään on mennyt vettä ja kaapeli toimii tällöin huonosti.

Tämä on varmasti totta ja johtuu osaltaan mittausmenetelmien kehittymättömyydestä, mutta myös ihmisen varsin subjektiivisesta kuuloaistista.

2 Mittalaitteet: Niillä esitetään mm. visuaalisesti asioita joita voi radiosta kuulla, mutta paljon muutakin Vanhin on oskilloskooppi, sitten spektrianalysaattori ja uusimpia skalaari- ja vektoripiirianalysaattori Oskilloskooppi: signaali pystyakselilla ja aika vaakatasossa Spektrianalysaattori: signaali pystyakselilla ja taajuus vaakatasossa Piirianalysaattorit mittaavat piirin sirontaparametrejä taajuustasossa. Vektoripiirianalysaattorilla saadaan myös vaihe selvitettyä. Piirianalysaattoreilla voidaan esimerkiksi mitata kaapelien, vahvistimien ja antennien ominaisuuksia. Voidaan mitata esimerkiksi piirin impedansseja, vahvistuksia ja vaimennuksia, SWR:ää jne. Mahdollista on myös mitata sähköisesti kaapelin pituus. Monilla mittalaitteilla voidaan tulokset saada suoraan tietokonemuotoisena kuvana tai se voidaan muodostaa mittalaitteen datasta esim. Excelillä.

signaali pystyakselilla ja aika vaakatasossa Spektrianalysaattori: signaali pystyakselilla ja taajuus vaakatasossa Piirianalysaattorit mittaavat piirin sirontaparametrejä taajuustasossa.

3 Automatisoimalla mittaus voidaan hyvinkin monimutkainen mittausprosessi suorittaa tietokoneen ohjaamana. Saatavilla on edullisia valmiita tai rakennussarjalaitteita. Niiden mittaustuloksien tarkkuus on usein riittävä harrastuskäyttöön joskin kaikkia asioita ei riittävällä tarkkuudella saada esiin. Tietokonepohjaisten edullisten laitteiden ongelma on esimerkiksi taajuuden absoluuttinen tarkkuus. Järjestelmä muodostuu usein yhdestä tai useammasta kello-oskillaattorista jotka usein edustavat tietokonetasoa eli eivät ole mitään huippua. Usein järjestelmät hyödyntävät äänikorttia joiden ominaisuudet voivat olla hyvin vaihtelevia. Itse olen saanut mm. lämpöeristämällä styroksilla äänikortin kello-oskillaattorin sen stabiilisuuden osalta huomattavasti paremmaksi. Ammattikäyttöön valmistetuissa mittalaitteissa - ja myöskin radiolaitteissa on yleensä aina ulkopuolisen taajuusreferenssin liitäntä johon syötetään yleensä 10 MHz taajuus. Monimutkaisemmissa mittausjärjestelmissä tällöin ovat kaikki laitteet keskenään tahdissa. SDR-laitteissa kuten vastaanottimissa päästään käyttäjän kannalta riittävään tarkkuuteen koska kalibrointi voi tapahtua lähellä kuuntelutaajuutta olevaan asemaan tai signaaliin. Mittalaitteella jonka taajuusalue on esimerkiksi 1 khz - 3 GHz ei ole mahdollista päästä riittävän hyvään tarkkuuteen muuten kuin todella hyvälaatuisella taajuusreferenssillä joka voi olla kideuunikin, mutta mieluimmin atomikello tai GPS:ään lukittu mikäli tarkka taajuus on tavoitteena. Sen tyyppisiä mittauksia joissa taajuus ei ole merkittävin suure vaan esim. taso tai SWR voidaan suorittaa kevyemmilläkin ratkaisuilla Missä tarvitaan harrastelijakäytössä suurta taajuus- tai aikatarkkuutta? Esimerkkejä voidaan löytää vaikkapa harrastajapohjaisista ukkostutkajärjestelmistä joiden kolmiomittausperiaate edellyttää laitteiden olevan tahdissa keskenään

Tietokonepohjaisten edullisten laitteiden ongelma on esimerkiksi taajuuden absoluuttinen tarkkuus.

4 DX-kuuntelijallekin voi olla hyötyä siitä, että ei tarvitse käyttää radioasemia kalibrointiin Spektrianalysaattorilla voidaan katsella radiosignaalien tasoja toisiinsa verrattuina mitä voi hyödyntää esimerkiksi antennin suuntauksessa. Seuraavassa esimerkissä FM-alueen spekri Haminassa katsottuna Rohde & Schwarz FSP-7 spektrianalysaattorilla. Radiosignaalien todellisten tasojen mittaaminen on laajalla taajuusalueella ongelmallista jo alkaen antennista jonka vahvistuksen tulisi olla sama koko mitattavalla taajuusalueella tai sitten voidaan antennin ominaisuuksien mukaisia korjauskertoimia käyttämällä päästä samaan lopputulokseen tosin vaivalloisemmin. Samoin on muun mittausjärjestelmän pystyttävä käsittelemään signaalia samalla tavalla taajuusalueen laidasta laitaan. DX-kuuntelijan kannalta asialla ei ole samanlaista merkitystä ja vastaanottimien S-mittarit ovatkin aika usein vain suuntaa antavia. Myöskään niiden logaritmiselta asteikolta ei voi lukea tarkkoja arvoja. Seuraavana kolme kuvaa antennina V-antenni jonka mitoitus on 90 metrin bandille. Ensinnä alue 100 khz 500 khz.

Radiosignaalien todellisten tasojen mittaaminen on laajalla taajuusalueella ongelmallista jo alkaen antennista jonka vahvistuksen tulisi olla sama koko mitattavalla taajuusalueella tai sitten voidaan

5 Keskiaaltoalueen kuvassa on Porin asemakin toiminnassa taajuudella 963 khz,.seuraavaksi alueella MHz antennina edelleen sama 90 mb V-antenni.

6 Seuraavassa kuvassa on antenniksi alueella MHz vaihdettu sama discone-antenni kuin ULAalueenkin mittauksissa

7 Epäsovitusten vaikutus: Huonot ja vääränlaiset kaapelit ja liittimet Halvan kaapelin impedanssi ei olekaan oikea (Clifton laboratories) The Curious Case of Digiwave RG-58 Cable Antennin geini hukkuu epäsovituksiin Taajuusalueen merkitys UHF-liitinparin vaikutus 50 ohmin kaapelissa 10 khz 3 GHz

Curious Case of Digiwave RG-58 Cable Antennin geini hukkuu epäsovituksiin

8 BNC-liitinparin vaikutus 50 ohmin kaapelissa 10 khz 3 GHz Liittimien ja kaapelien oikea käyttö ja -asennus: Valinnalla erityinen merkitys korkeilla taajuuksilla Jos UHF-liitintä on pakko käyttää niin ylärajataajuus sitten 30 MHz!! Halvoissa liittimissä on erilaisia pinnoitteita käytä saman materiaalisia keskenään muutoin voi korroosio iskeä! Kullan kaverina käy ruostumaton teräs esim. SMA-liittimissä Jos ympäristössä on voimakkaita häiriöitä kaapelin suojausvaimennuksella on merkitystä Huonokuntoiset liittimet ja kaapelit hylätään eikä pyöritellä mukana Parhaittenkin liittimien kiinnityskertojen määrä on rajallinen Usein avattavien liitinten laatu- ja tyyppi kannattaa harkita F-liitin ei ole tarkoitettu jatkuvaan irroitteluun varsinkaan malli jonka keskipiikkinä on kaapelin keskijohdin Oikeaoppinen kiinnitys (erityisesti N - ja SMA) liittimen keskipiikki ei saa pyöriä liitintä kiinnitettäessä Ulkoa tuleva - ja myös kondenssivesi - muodostavat ajan kuluessa ongelmia kaapelien liitoksissa. Monille ovat varmasti tuttuja entisaikojen TV-antennien ruostuneet ja hapettuneet liitokset. Kulta on tässäkin ainoa pinnoite joka kestää... Suojaus ulkona vulkanoituva teippi tai mieluiten liimallinen kutistussukka Läpiviennit - ulkovaippaa ei saa vahingoittaa!!

SMA-liittimissä Jos ympäristössä on voimakkaita häiriöitä kaapelin suojausvaimennuksella on merkitystä Huonokuntoiset liittimet ja kaapelit hylätään eikä pyöritellä mukana Parhaittenkin liittimien

9 Mistä on UHF-liitin kotoisin? Antennien syöttöjohtojen oikea valinta: Vaimennus kannattaa huomioida alemmillakin taajuuksilla jos kaapeli on pitkä Ohuessa kaapelissa jo pelkkä johtimien resistanssi aiheuttaa vaimennusta eli pysyvissä rakenteissa kannattaa valita paksumpi kaapeli mikäli se on mahdollista Pysyvissä asennuksissa huomiota kannattaa kiinnittää mekaaniseen kestävyyteen VHF-alueelta alkaen on kuunteluantenneissakin muistettava oikea impedanssi Vahvistamatonta signaalia ei kannata ylemmillä taajuuksilla kuljettaa huonoissa kaapeleissa

jo pelkkä johtimien resistanssi aiheuttaa vaimennusta eli pysyvissä rakenteissa kannattaa valita paksumpi kaapeli mikäli se on

10 Sivuhuomautus antenneista: WLAN antennien tai muidenkin resonanssitaajuus ei välttämättä ole luvatun mukainen eikä geinikään Ylijännitesuojaus: Matalien taajuuksien antennien ja syöttöjohtojen mitat tekevät ukkossuojauksesta paljon ongelmallisemman kuin esim. FM- ja TV-alueilla. FM-ja TV-alueilla antennin rakenne voi olla sellainen, että suurin osa siitä voidaan kytkeä galvaanisesti maadoitettuun mastoputkeen Ainoastaan syöttöelementin osuus syöttöpisteestä on oltava erillään maasta esim. taittodipolin keskikohta voidaan maadoittaa Antennien syöttöjohtoon voidaan asentaa kaupallisia tai itse tehtyjä ylijännitesuojia Niiden ongelmina voi kuitenkin olla liian korkea läpilyöntijännite minkä takia esim. vastaanottimen etupää voi vahingoittua. Suuremmat tuhot saadaan kuitenkin näitä käyttäen vältettyä Omatekoisenkaan ylijännitesuojan vaikutus kaapelin sovitukseen ei ole merkittävä Seuraavassa kuvassa omatekoisen N-liitinhaaraan tehdyn ylijännitesuojan vaikutus MHz Lisätietoja kirjoittajan kotisivujen tekniikka-osiosta ja myös Youtubeen tehdyistä videoista:

FM-ja TV-alueilla antennin rakenne voi olla sellainen, että suurin osa siitä voidaan kytkeä galvaanisesti maadoitettuun mastoputkeen Ainoastaan syöttöelementin osuus syöttöpisteestä on oltava

11 Ilpo J Leppänen Käyttäjän ijlrf kanava - YouTube

Samankaltaiset tiedostot

SDR-Ohjelmistoradio. Esitelmä ohjelmistoradiosta (SDR-Tikku) Esitetty 3.5.2015 OH7AA kerhoillassa Tehnyt OH7NW

SDR-Ohjelmistoradio. Esitelmä ohjelmistoradiosta (SDR-Tikku) Esitetty 3.5.2015 OH7AA kerhoillassa Tehnyt OH7NW SDR-Ohjelmistoradio Esitelmä ohjelmistoradiosta (SDR-Tikku) Esitetty 3.5.2015 OH7AA kerhoillassa Tehnyt OH7NW SDR-vastaanotin Ohjelmistoradiolla tarkoitetaan yleensä ohjelmistolla määritettyä radiota,