1 T1-MODUULI Radioamatöörin perustekniikka
2 PERUSSÄHKÖTEKNIIKKA sähkö on sinistä ja sattuu
3 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
4 SÄHKÖNJOHTEITA Metallit (kulta, hopea, kupari, alumiini, messinki, rauta) Hiili (grafiitti) Plasma (ionisoitunut aine)
5 SÄHKÖNERISTEITÄ Muovit Posliini Lasi Kiille Lakat Öljyt Kaasut (ionisoitumattomat) 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!)
6 PUOLIJOHTEITA Pii (Si) Germanium (Ge) Galliumarsenidi (GaAs) Seleeni (Se)
7 SI-KERRANNAISYKSIKÖT osaathan tehdä yksikkömuunnokset? piko p 10-12 nano n 10-9 mikro µ 10-6 milli m 10-3 sentti s 10-2 desi d 10-1 deka da 10 1 hehto h 10 2 kilo k 10 3 mega M 10 6 giga G 10 9 tera T 10 12
8 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)
9 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.
10 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)
11 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
12 TEHO P Yksikkö watti (W) Kertoo, millä vauhdilla työtä tehdään tai energiaa muuntuu
13 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.
14 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
15 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 I 2, saadaan kaavasta P=RI 2. Jaetaan kaava I 2 :lla, jolloin toiselle puolelle jää jäljelle vain kysytty suure R. R=P/I 2. 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
16 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
17 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.
18 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
19 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
20 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
21 Kertauksen vuoksi vielä yleiset suureet, niiden tunnukset, yksiköt ja lyhenteet. Alla koottuna sekaannuksen helpottamiseksi vastussuureet suuretaulukko suure tunnus yksikkö lyhenne pituus l metri m aika t sekunti s jännite U voltti V sähkövirta I ampeeri A tasavirta = sähköiset vastussuureet RESISTANSSI (Ω) KONDUKTANSSI (S) resistanssi R ohmi Ω teho P watti W taajuus f hertsi Hz vaihtovirta ~ IMPEDANSSI (Ω) resistanssi ADMITTANSSI (S) konduktanssi kapasitanssi C faradi F induktanssi L henry H reaktanssi X ohmi Ω reaktanssi suskeptanssi impedanssi Z ohmi Ω Konduktanssi ja admittanssi ovat vain käänteissuureet, mainitsin ne jos jotakuta kiinnostaa. Ilmankin selviää.
22 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!
23 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.
24 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
25 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
26 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
27 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
28 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
29 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 tehoa menee silti toisen sivunauhan lähettämiseen. Hankala ilmaista.
30 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 LSB = lower sideband eli alempi sivunauha säilytetään USB = upper sideband eli ylempi sivunauha säilytetään
31 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. Kun AM-lähetteestä (ylempi) poistetaan kantoaalto, saadaan DSB-lähete (alempi). Informaation oleellinen sisältö ei muutu; AM-lähetteen voi kuvitella esim. zoomattuna DSB-lähetteenä.
32 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 modulaatio toteutetaan säätelemällä oskillaattorin taajuutta kapasitanssidiodilla (jännitteellä säädetään kapasitanssia). Ilmaisu vaiheilmaisimella tai diskriminaattorilla
33 KOMPONENTIT käyttövoimana maaginen sininen savu
34 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) <- 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.
35 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
36 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
37 induktanssin L mittayksikköhän oli henri H KELA (komponentti) virran kondensaattori 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
38 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
39 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.
40 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.
41 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
42 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.
43 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.
44 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.
45 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).
46 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.
47 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.
48 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.
49 PIIRIT JA KYTKENNÄT piiri pieni pyörii
50 SARJAAN- JA RINNANKYTKENTÄ Komponentit on kytketty sarjaan, jos niiden läpi kulkee yhteinen virta Rinnankytkennässä puolestaan komponenttien yli vaikuttaa sama jännite sarjaankytkentä rinnankytkentä
51 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.
52 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
53 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
54 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...
55 KYTKENNÄT Jos aiemmin esitetyt laskukaavat tuntuivat vaikeilta, tässä vielä taulukko kertauksen vuoksi sekä esimerkkilaskuja R = C = L = 1. Mikä on kolmen 50 ohmin vastuksen resistanssi, kun ne on kytketty a) sarjaan; b) rinnan? 2. Laske neljän 365 pikofaradin kondensaattorin kapasitanssi, kun ne on kytketty a) sarjaan; b) rinnan? sarjaan 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 (!)
56 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
57 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
58 YLI- JA ALIPÄÄSTÖSUOTIMET Alipäästösuodin nimensä mukaisesti päästää rajataajuutta f1 alemmat taajuudet, mutta vaimentaa tätä ylempiä Ylipäästösuodin toimii samalla periaatteella, mutta päästää rajataajuutta f2 suuremmat taajuudet. signaalin voimakkuus alkuperäisestä alipäästö f1 f2 ylipäästö taajuus
59 KAISTANESTO- JA PÄÄSTÖSUOTIMET Kaistanestosuodin suodattaa taajuuksien f1 ja f4 väliset taajuudet Kaistanpäästösuodin päästää lävitseen taajuuksien f2 ja f3 väliset taajuudet. signaalin voimakkuus alkuperäisestä päästö esto f1 f2 f3 f4 taajuus
60 VASTAANOTTIMET...jotta voisin KUULLA sinut paremmin
61 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
62 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)
63 SEKOITTAMINEN yksinkertaisesti: sekoitustulokset saadaan, kun taajuudet lisätään ja vähennetään keskenään Kun kaksi taajuutta sekoitetaan, syntyy tuloksena näiden summaja erotustaajuudet f1 sekoitin fo Esimerkki: jos f1 = 98,0 MHz ja f2 = 10,2 MHz, niin sekoitustulokset ovat fo = 108,2 ja 87,8 MHz f2 fo = f1 + f2 ja fo = f1 - f2
64 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 oskillaattori: taajuuden valinta ilmaisin erottaa informaation kantoaallosta suurtaajuusaste pientaajuusaste vahvistaa pientaajuisen signaalin (äänen) kaiutin diodi tasasuuntaa -> AM ilmaistaan tasasuuntaamalla Huono selektiivisyys johtuu vaikeudesta tehdä säädettävää resonanssipiiriä jonka Q-arvo olisi hyvä koko viritysalueella -OH2LH
65 SUORASEKOITUS- VASTAANOTIN 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. sekoitin antenni vahvistaa ja suodattaa sisääntulevaa signaalia suodattaa ja vahvistaa pientaajuisen signaalin (äänen) kaiutin suurtaajuusaste pientaajuusaste paikallisoskillaattori tuottaa sekoitettavan taajuuden, välitaajuuden
66 Q-KERTOJA (liittyy suoraan vastaanottimeen) Parantaa selektiivisyyttä keinotekoisesti On viritettävä suurtaajuusvahvistin Tässä lähinnä kiinnostuneille. Ilman näitäkin selviät tentistä mainiosti läpi. 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
67 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 sekoitin pientaajuusaste välitaajuusvahvistin ilmaisin suurtaajuusaste antenni suurtaajuusvahvistin pientaajuusvahvistin kaiutin paikallisoskillaattori apuvärähtelijä
68 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
69 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.
70 KAKSOIS- SUPERVASTAANOTIN 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).
71 LÄHETTIMET Sinun tulee aina käyttää suurinta sallittua ulostulotehoa, jotta kaikki kuulevat sinut parhaalla mahdollisella tavalla
72 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.
73 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
74 ANTENNIT JA SIIRTOJOHDOT
75 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.
76 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.
77 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. GP eli Ground Plane
78 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.
79 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.
80 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.
81 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.
82 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.
83 RADIOAALTOJEN ETENEMINEN maalla, merellä ja ilmassa
84 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.
85 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
86 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.
87 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.
88 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.
89 MITTAAMINEN oomi kertaa käämi, pimeenä koko lääni
90 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!
91 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.
92 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.
93 SÄHKÖTURVALLISUUS kyllä minä tied... AUTS
94 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.
95 VIRRANSYÖTTÖ RA- LAITTEISIIN 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.
96 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 1.5mm 2 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 Y- tyypit), mitkä tahansa 3000 pf/3750 V kondensaattorit eivät käy!
97 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!
98 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 mm 2 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.
99 CE-MERKINTÄ Verkkojännitteeseen kytkettävän laitteen seuraavien osien on oltava CE-merkittyjä: laitteen pääkytkin (verkkokytkin) sulakkeenpidin sekä sulake pistotulppa
100 FINAALISSA Viimein. Vielä muutama vinkki.
101 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
102 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
103 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.
104 Kaistanleveys 11 oikein, 4 väärin Kantoaaltoteho 21 oikein, 3 väärin Ei koskaan kaikki 7 väärin Ei voi 16 väärin, 1 oikein
105 T1-MODUULIN TÄRPIT Jos et tiedä varmasti, merkkaa kaikki vaihtoehdot vääriksi Varo! Kysymyspankissa on 22 kysymystä, joiden kaikki vaihtoehdot ovat oikein.
106 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 oh6fme@sral.fi! OH2KKU nettitentti OH3NOB OH3ABN:n websivusto OH2LH Radioamatööriperuskurssi-kalvot SRAL websivusto wiki.ham.fi / #ham.fi Wikipedia 2009 ja 2010 Antti Louko OH6FME