Radioamatööriperuskurssi

Esitys aiheesta: "Radioamatööriperuskurssi"— Esityksen transkriptio:

1 Radioamatööriperuskurssi
T1 - moduuli Heikki Lahtivirta OH2BSH

2 Miksi tekniikkaa ? 1. Turvallisuus 2. Turvallisuus
3. Tekniikan taito on tärkeä 4. Mielenkiinto tekniikkaan 5. Harrasteen kautta ammattiin 6. Tekniikka on hallittava myös käytännön takia

3 Sähkötekniikan perussuureet:
Jännite U [U] = V voltti Virta I [ I] = A ampeeri Resistanssi R [R] =  ohmi Teho P [P] = W watti

4 Sähkötekniikan suureita:
Impedanssi Z [Z] =  ohmi Induktanssi L [L] = H henry Kapasitanssi C [C] = F faradi Taajuus f [f] = Hz hertsi

5 Kerrannaisyksiköitä ja esimerkkejä niiden käytöstä
tera ^12 terawatti 10^12 W TW giga ^9 gigahetrsi 10^9 Hz GHz mega ^6 megavoltti 10^6 V MV kilo ^3 kilo-ohmi 10^3  k 10^0 watti 10^0 W W milli ^-3 milliampeeri 10^-3 A mA mikro ^-6 mikrovoltti 10^-6 V V nano ^-9 nanosekunti 10^-9 s ns piko ^-12 pikofaradi 10^-12 F pF

6 Johteet,puolijohteet ja eristeet
Johteita: Kulta, Hopea Kupari, Alumiini Messinki, Rauta Hiili, Ionisoitunut kaasu Puolijohteita: Pii, Si Germanium, Ge Galliumarsenidi, GaAs Seleeni.

7 Johteet, puolijohteet ja eristeet
Eristeitä: Tyhjö Ilma Tislattu vesi Kiille Lasi Posliini PVC muovi Akryylimuovi Öljy Keraamiset aineet Kumi Kuiva puu Kuiva paperi Alumiinioksidi

8 Mitä sähkö on ? Täysin oikeaa vastaus-ta ei tiedetä, kuitenkin sähkön luonteesta, käyttäytymisestä ja käytöstä tiedetään paljon. Sähkön luonnetta voi- daan havainnollistaa Bohrin esittämän ato- mimallin avulla. Mallissa kaikki aine koostuu atomeista, joissa on ydin ja sitä kiertäviä elektroneja. Ydin koostuu positii-visista protoneista ja varauksettomista neutroneista. Elektronit ovat nega-tiivisesti varautuneita.

9 Mitä sähkö on ? Atomin ollessa lepo- tilassa atomin varaus ulospäin on nolla ts. ytimessä on yhtä mon-ta protonia kuin on ydintä kiertäviä elekt-roneja. Tuomalla atomiin energiaa ulkopuolelta irtoaa elektroni. Irronneet elektronit muodostavat johti-meen sähkövirran. Sähkövirta puolestaan saa aikaan johtimen ympärille magneetti-kentän.

10 Mitä sähkö on ? Kahden pisteen välillä vaikuttaa jännite, jos ko. pisteissä on eri määrät elektroneja. Pisteiden välillä vaikuttaa sähkökenttä Kun magneetti- ja säh-kökenttä vaikuttavat samassa pisteessä yhtäaikaa (esim. an-tenni) syntyy sähkö-magneettisen energian perusosia eli kvantteja.

11 Ohmin laki U ______ I * R Muistikolmio Miten käytän muistikolmiota ?
Peitä kysytty suure, jäljelle jäävä osa on tarvittava laskutoimi-tus. U ______ I * R

12 Vastusten kytkennät: Vastukset sarjassa: Vastukset rinnan:
Sarjaankytkennässä kokonaisresistanssi on osaresistanssien summa Rt=R1+R2+R3 Vastukset rinnan: Rinnankytkennässä kokonaisresistanssin käänteisarvo on osa- resistanssien kään-teisarvojen summa 1/Rt=1/R1+1/R2+1/R3 Rt Rt R1 R2 R3 R1 R2 R3

13 Jännitelähteiden kytkennät:
Jännitelähteet sarjassa: Sarjaankytkennän ko- konaisjännite on osa- jännitteiden summa Ut=U1+U2+U3 Jännitelähteet rinnan: Osajännitteiden on ol- tava saman suuruisia Kytkennän kuormi-tettavuus kasvaa Ut=U1=U2=U3 + + + + + + + + Ut Ut - - - - - - - - U1 U2 U3 U1 U2 U3

14 Sähköteho ja - työ P = U x I
Kun jännite ja virta vaikuttavat yhtä aikaa tietyssä pisteessä, ku-lutetaan ko. pisteessä sähkötehoa. Sähköteho on jännit-teen ja virran tulo P = U x I [P] = V x A =VA =W Ohmin lakia sovelta-malla saadaan tehon kaavoiksi: 2 P = U x I U P = 2 P = I x R R U = P x R P I = R

15 Sähköteho ja -työ Sähkötehon vaikut-taessa tietyn ajan, teh- dään sähkötyötä Ws. Ws = P x t(s) Ws = Wattisekunti Johdannaisyksikkö on Wh (wattitunti)= 3600 x Ws. Ostettaessa sähköä sähkölaitokselta, mak-setaan nimenomaan tehdystä sähkötyöstä. Lasku kasvaa kun aika/teho kasvaa.

16 Tehosovitus Tehosovitus tarkoittaa tilannetta jossa kuor- maan saadaan syötet-tyä teholähteestä suu-rin mahdollinen teho. Tehosovitus toteutuu kun kuorman impe-danssi on yhtä suuri kuin teholähteen sisäi- nen impedanssi. Impedanssi Z=R +j X Siirrettäessä tehoa (esim. lähettimestä an-tenniin) pyritään teho- sovitukseen (RS = RL). R S G R L

17 Vaihtosähkö Vaihtosähköllä jännit-teen suuruus ja suunta vaihtelevat jaksollisesti ajan suhteen. Vaihtelu on yleensä säännöllistä ja siinä on positiivinen ja nega- tiivinen osuus. Vaihtelu on yleensä sini- muotoista. Vaihtojännitteen te- hollisarvo U on sa-mansuuruinen kuin ta-sajännite, jonka läm-mittäväteho on yhtä suuri kuin vaihtojän-nitteen teho.

18 Vaihtosähkö Sininmuotoisen vaih-tojännitteen huippu-arvo on 1,41 kertaa tehollisarvo eli u = 1,41 x U. Jaksonpituus T mää-rää kuinka pitkä aika kuluu yhteen kokonai-seen jaksoon. Taajuus f on jaksonpi- tuuden T käänteisarvo. Taajuus ilmaisee kuin-ka monta kokonaista jaksoa yhteen sekun-tiin mahtuu. 1 1 f = [f] = = Hz s T

19 Jakson pituus (jaksonaika)
Vaihtosähkö Huippuarvo u^ u Tehollisarvo U Huipusta huippuun Uhh Jakson pituus (jaksonaika) T

20 Vaihtosähkö Radioamatöörilähetti-mestä antenniin syö-tettävä signaali on vaihtosähköä jonka taajuus on megahert- sejä (MHz). Antenni muuttaa vaih-tosähkön sähkömag-neettiseksi säteilyksi. Sähkömagneettinen säteily etenee ilmassa ja avaruudessa valon nopeudella. Aallonpituus ilmaisee matkan, jonka säteily etenee yhden jakson aikana. c c= m/s = f = m

21 Induktanssi Virrallisen johtimen ympärille syntyy mag-neettikenttä.
Kun johdin kierretään kelalle, yksittäisten kierrosten magneetti- kentät summautuvat ja kokonaiskenttä voimistuu. Kentän voimakkuu-teen vaikuttaa oleel-lisesti kelan sydänaine. Tasavirta muodostaa kytkentähetkellä ke-laan magneettikentän, joka vastustaa virran kasvua.

22 Induktanssi Kun virta katkaistaan purkautuu magneet-tikenttä ja INDUSOI kelan silmukoihin jän- nitteen, joka pyrkii vastustamaan virran pienentymistä. Ominaisuutta kutsu-taan INDUKTANS-SIksi. Mitä nopeammin mag-neettikenttä muuttuu sitä enemmän induk-tanssi vastustaa virran muutosta. Induktanssilla on siis vaihtovirta vastus, REAKTANSSI.

23 Induktanssi Induktanssi aiheuttaa virran jäämisen jännit-teestä 90 astetta jäl-keen. Reaktanssi ei aiheuta häviötehoa. Induktanssin merkintä on L ja [L] = H (henry) Reaktanssin merkintä on X ja [X] = (ohmi) Keloilla on induktii-vinen reaktanssi XL. XL =  L missä =2f. XL= 2fL Induktansseja laske-taan sarjaan ja rinnan kuten vastuksia.

24 Kapasitanssi KAPASITANSSI eli varautumiskyky (kyky varata elektroneja). Kapasitanssin mer-kintä on C ja [C] = F (faradi). Kapasitanssin realisoi komponentti nimel-tään kondensaattori. Kondensaattori muo-dostuu lähekkäin ole-vista toisistaan eriste-tyistä metallilevyistä. Kondensaattori EI johda tasavirtaa. Kondensaattorissa elektronit liikkuvat kunnes saavutetaan tasapainotila.

25 Kapasitanssi Vaihtovirta läpäisee kondensaattorin (tasa-painotilaa ei saavute-ta). Kondensaattorilla on myös reaktanssi, kapa-sitiivinen reaktanssi XC. XC = 1/ C , missä = 2f. Kapasitansseja laske-taan sarjaan kuten vas-tuksia rinnan ja rinnan kuten vastuksia sar-jaan.

26 Passiviset komponentit:
Vastukset Vastusten tärkeimmät ominaisuudet ovat: Vastusarvo,toleranssi, jännitteen- ja tehonkesto. Radiotekniikassa lisäksi huomioitava suur-taajuusominaisuudet . Vastus voi olla joko kiinteäarvoinen tai säädettävä (=potentiometri). Vastusmateriaalina käytetään hiilimassaa, hiili-kalvoa, metallikalvoa ja vastuslankaa.

27 Passiiviset komponentit:
Suurtaajuuspiireissä on syytä käyttää IN-DUKTANSSITTOMIA vastuksia eli massa- tai hiilikalvovastuksia. Vastuksen tehonkesto riippuu rungon mekaanisista mitoista. Mitä suurempi runko on, sitä suuremman tehon vastus kestää. Yleisiä tehoarvoja ovat: 1/4W,1/3W,1/2W, 1W,2W,4W,5W,10W,50W......

28 Passiiviset komponentit:
Kondensaattorit Kondensaattoreiden tärkeimmät ominaisuudet ovat: kapasitanssiarvo ja jännitekesto. Toleranssi ei ole tärkeä yleensä Käyttöpaikka määrää voimakkaasti sen, minkä tyyppistä kondensaattoria käytetään. Tärkeä tekijä kondensaattorin valinnassa on eristemateriaali

29 Passiiviset komponentit:
Kondensaattori voi olla kiinteä tai säädettävä. Säädettävissä kondensaattoreissa on eristeenä yleensä ilma tai muovi. Säädettävissä kondensaattoreissa muutetaan levyjen välistä pinta-alaa kiertämällä levyjä toistensa sisään tai ulos tai muuttamalla levyjen etäisyyttä toisistaan. Säätökondensaattori voi olla joko työkalusäätöinen tai säätöakseliin liitetään nuppi, josta säätö suoritetaan.

30 Passiiviset komponentit:
Elektrolyyttikondensaattorilla (Elko) saa-daan aikaan suuria kapasitansseja, jopa satojatuhansia mikrofaradeja. Elkoja käytetään yleensä teholähteissä. Elkossa toisen elektrodin muodostaa metal- lilevy ja toisen elektrolyyttinen liuos.Näiden välille syntyy kaasukalvo, joka toimii eris-teenä.

31 Passiiviset komponentit:
Elko on polaroitu kondensaattori ts.toinen navoista on + - merkkinen ja toinen - - merkkinen. Elkon navat täytyy AINA kytkeä + - napa positiivisempaan jännitteeseen ja - - napa negatiivisempaan. Elkon suurtaajuusominaisuudet ovat huo-not.

32 Passiiviset komponentit:
Kela on eristetystä langasta käämitty “lan-kavyyhti” joka on käämitty joko ilmakelaksi tai hyvän magneettiset ominaisuudet (induk- tanssia kasvattavat) omaavan materiaalin päälle (=kelan sydän). Kelan käyttötarkoitus määrää kelan rakenteen ja materiaalit.

33 Passiiviset komponentit:
Pientaajuuskelat: Tarvitaan suuri induktanssi Käytetään mm. estämään virtalähteiden hurinavirtaa,kaiuttimien jakosuotimissa, ener-giavarastona jne. Sydänmateriaalina käytetään mm. rautalevyjä, ferromagneettisia aineita. Induktanssit H

34 Passiiviset komponentit:
Suurtaajuuskelat: Tarvittavan induktanssin arvon määrää käyttö-taajuus Jos siirrettävä energia on pieni, kela käämitään pienille rautajauho- tai ferriittisydämille. Suurilla energioilla kelasydämenä käytetään suuri poikkipintaisia ferriittisiä materiaaleja tai ilmaa ja lankana paksua kuparilankaa (hopeoin-ti).

35 Passiiviset komponentit:
Suurtaajuuskuristimet: Eroittavat suurtaajuusenergian tasasähkösyö- töstä. Pyritään suureen induktanssiin , pieneenhaja- kapasitanssiin ja pieneen resistanssiin. Ovat usein aksiaalisia.

36 Passiiviset komponentit:
Muuntajat: Muuntaa jännitteen tai virran suuremmaksi tai pienemmäksi (myös impedanssin). Runkona voi olla rautalevyt tai ferriittinen aine. Rungon päälle käämitään kaksi tai useampia keloja. Toiminta perustuu vaihtelevaan magneettikent-tään. Runko toimii suljettuna magneettipiirinä.

37 Passiiviset komponentit:
Runko ohjaa magneettikentän vuon siten, että vuo lävistää kaikkien käämien silmukat. Kun johonkin ensiökäämiin tuodaan vaihtovir-taa, indusoituu muihin toisiokäämeihin jännite. Kuormittamattoman muuntajan muuntosuhde on: U1 / U2 = N1 / N2 = I2 / I1 Muuntaja toimii vain vaihtosähköllä !! Jos muuntajaa ei kuormiteta toisiopuolelta kulkee ensiössä tyhjäkäyntivirta.

38 Komponentit Sähkölaitteet rakentuvat rakenneosista eli komponenteista.
Komponentit jaetaan kahteen pääryhmään: Aktiiviset komponentit Yleensä vahvistavat signaalia. Esim.transistorit, operaatiovahvistimet, logiikkapiirit,tyhjö-putket jne. Vaativat ulkoista syöttötehoa toimiakseen. Passiiviset komponentit Vastukset,kondensaattorit,kelat Eivät vaadi ulkoista syöttötehoa toimiakseen.

39 Puolijohteet Tärkeimmät puolijohdemateriaalit:
Pii Gallium - Arsenidi Germanium (Seleeni, Kuparioksiduuli) Puolijohteiden sähkönjohtokyky on johteiden ja eristeiden välillä.

40 Puolijohteet Puhtaalla puolijohdemateriaalilla ei ole si- nänsä suurtakaan merkitystä elektroniikassa. Tärkeäksi komponenttien raaka-aineeksi puolijohde muuttuu, kun valmistus vaihees-sa materiaaliin sekoitetaan hallitusti vieraita aineita “saastuttamaan” raakapuolijohde. Puolijohdemateriaalia tehdään kahta eri tyyppiä: P- ja N-tyyppistä.

41 Puolijohteet P- tyypin puolijohteessa on elektronien va- jausta ja N- tyypin puolijohteessa on elekt-roneja liikaa. Yhdistämällä P- ja N- tyypin materiaaleja kerroksittain yhteen, saadaan aikaan eri-laisia toimintoja, puolijohdekomponentteja. Oleellista komponentin toiminnan kannalta on P- ja N- tyypin materiaalien rajapinta.

42 Diodi Diodi on yksinkertaisin puolijohdekompo-nentti.
Diodi rakentuu yhdestä P- ja N- tyypin raja-pinnasta. Anodi Katodi A K P N Diodin piirrosmerkki Rakenne, P- ja N-rajapinta

43 Diodi Kun P-tyypin puoliskoon kytketään virta-lähteen + - napa, siirtyvät ylimääräiset elektronit N - tyypistä lähelle rajapintaa. Vastaavasti virtälähteen negatiivinen napa vetää ylimääräisiä aukkoja P - tyypin puo-lelta lähelle rajapintaa. Jos virtalähteen jännite on tarpeeksi suuri, siirtyvät elektronit ja aukot rajapinnan yli.

44 Diodi Jännitettä jolla rajapinta tulee johtavaksi, kutsutaan kynnysjännitteeksi ja on piillä n. 0,7 V ja germaniumilla n.0,3V. Kun jännite on suurempi kuin kynnysjänni- te, diodi johtaa (päästösuunta). Jos jännite kytketään toisin päin, elektronit ja aukot siirtyvät kauemmaksi rajapinnasta, jolloin diodi ei johda (estosuunta).

45 Diodi Jos estosuuntainenjännite kasvaa liian suu-reksi,tapahtuu läpilyönti, joka tuhoaa diodin, Diodin ollessa estosuuntainen, kulkee diodissa pieni estosuuntainen vuotovirta. Kun diodi on myötäsuuntainen, ei diodin yli jäävä jännite muutu paljonkaan. Diodeja käytetään ohjaamaan virta haluttuun suuntaan.

46 Diodi Käytännön sovelluksia diodeille ovat:
Vaihtosähkön tasasuuntaaminen tasasähköksi Ilmaisu eli informaation erottaminen radiolähetteen kantoaallosta Eri taajuisten signaalien sekoittaminen keske-nään Toiminta kytkimenä

47 Diodi Diodin yhteydessä tärkeimmät suureet ovat:
Suurin sallittu jatkuva myötäsuuntainen virta Suurin sallittu estosuuntainen jännite Toimintanopeus Suurin sallittu toistumaton myötäsuuntainen virta Diodissa katodi merkitään renkaalla ja tyyppi kirjain-numero yhdistelmällä.

48 Diodi Piidiodin toimintakäyrä: U/V 2 Myötäsuunta 1 I/uA 30 20 10 0,5 1
1,5 2 I/A -100 Estosuunta -200 U/V

49 Diodi Zenerdiodi: On myötäsuunnassa samanlainen kuin piidiodi
Estosuunnassa estojännite on matala, tyypistä riippuen 3.3V - 200V Estojännite alueella (=Zenerjännite) jännite on hyvin vähän riippuvainen läpi kulkevasta vir-rasta Käytetään jännitteen vakavointiin (=stabiloin-tiin) ja kohinan muodostamiseen

50 Diodi Kapasitanssidiodit (eli varaktori):
Valmistettu siten , että PN - rajapinnan kapasi- tanssi on mahdollisimman suuri ja säädettävissä Kapasitanssin säätö perustuu estosuuntaisen jännitteen säätöön (elektronien ja aukkojen etäisyyden muuttamiseen) Käytetään radioissa virityspiirien säätöön ja taajuuden kertojissa Voidaan käyttää myös myötäsuuntaisena

51 Diodi Valodiodi (eli LED):
Materiaaliksi on valittu aine, joka alkaa emit-toida näkyvää valoa kun diodiin kytketään myötäsuuntainen virta Myötäsuunnassa diodin yli jäävä jännite on stabiili (Voidaan hyödyntää stabilointiin) Tyypillisesti max. virta on 20mA, suuremmilla tuhoutuu helposti

52 Transistorit Transistori on aktiivinen puolijohdekompo- nentti, jossa sisääntulonapoihin tuotu sig-naali saadaan vahvistettuna ulos lähtöna-voista. Transistorit jaetaan kahteen pääryhmään: Virtaa vahvistaviin bipolaaritransistoreihin (BJT) Jänniteohjattuihin kenttävaikutustransistoreihin (FET)

53 Transistorit Bipolaaritransistorit
koostuu kolmesta puolijohdekerroksesta (kaksi rajapintaa) Kerrosten järjestys on joko PNP tai NPN Kerrosten järjestys määrää virran kulkusuunnan transistorin läpi Kytkennät ulospäin kolmella elektrodilla: Kanta (Base, B),Emitteri (Emitter, E) ja Kollektori (Collector, C)

54 Transistorit Bipolaaritransistorien piirrosmerkit: C C C B B B E E E
NPN PNP NPN - Darlington

55 Transistorit Bipolaaritransistori: Toimintaperiaate:
Ohjauselektrodi on kanta On virtaa vahvistava komponentti Toimintaperiaate: Kannan kautta emitterille kulkeva virta ohjaa kollektorin kautta emitterille kulkevaa virtaa Virtojen välistä riippuvuutta kutsutaan transis-torin virtavahvistuskertoimeksi (  tai Hfe )

56 Transistorit Virtavahvistuskertoimen arvo voi vaihdella transistorityypistä riippuen muutamasta kym-menestä useaan tuhanteen Kannan ja emitterin välillä on myötäsuuntainen diodi joten niiden välillä vallitsee melko vakio 0,7V jännite-ero (kynnysjännite)

57 Transistorit FET - transistorin toiminta:
Lyhenne FET = Field Effect Transistor =Kent- tävaikutustransistori. Kutsutaan myös kanavatransistoriksi Kytkennät ulospäin kolmella elektrodilla:Hila (Gate, G), Kerääjä (Drain , D) ja Lähde (Source, S) On jänniteohjattukomponentti

58 Transistorit Drain - Source välille syntyy virtaa johtava kanava ja Gate:n ja Drain:n välisellä jännitteellä voidaan säätää kanavan leveyttä (resistans-sia) ts. virran suuruutta. Gate on eristetty kanavasta. FETtejä valmistetaan sekä N - että P - kanavai- sina FET:t jaetaan kahteen päätyyppiin:liitos- ja MOS fetteihin.

59 Transistorit Liitos FET:
Gatelta estosuuntainen diodiliitos source ja drain elektrodeihin (Sourcen ja drainin väli on yhtenäistä puolijohdetta.Tasavirta ei kulje gatelta kanavaan) Gaten ja sourcen välillä on tietty kapasitanssi joten vaihtojänniteohjauksella gatelta kulkee virtaa kanavaan On sulkutyyppinen eli gatella pitää olla jännite jotta FET ei johda

60 Transistorit MOS- FET :
Lyhenne tulee sanoista Metal Oxide Semicon- ductor Gate on eristetty ohuella metallioksidi kerrok- sella (ei ole diodiliitosta) On olemassa sekä sulku - että avaustyyppisiä On myös kahdella gatella varustettuja, jolloin niiden toimintaa voidaan ohjata kahdella sig-naalilla samanaikaisesti

61 Tyristorit ja triacit Käytetään nopeina tehokytkiminä.
Tyristori on nelikerrosdiodi joka johtaa myötäsuuntaan kun se on saanut sytytys-pulssin ohjauselektrodilleen. Tyristori sammuu kun myötäsuuntainen virta on pienentynyt alle ns. pitovirran. Tyristori hyödyntää vaihtosähköstä vain toisen puolijakson.

62 Tyristorit ja triacit Triacit ovat periaatteessa kaksi tyristoria vastakkain kytkettynä ja ohjauselektrodit yhdistettynä. Triac johtaa kumpaankin suuntaan kun oh-jaus tapahtuu oikein. Väärin suunniteltu tyristori- tai triackytken- tä aiheuttaa voimakkaita häiriöitä radiotaa- juuksilla.

63 Tyhjöputket (Radioputket)
Ovat jänniteohjattuja komponentteja. Radioputkien merkitys radiotekniikassa on pienenemässä. Vaativat hehkutehoa katodin lämmitykseen --> kokonaishyötysuhde huononee. Rakennettu lasikuvun sisään, johon on imet-ty tyhjö.

64 Radioputket Putkessa on aina vähintään kaksi elektrodia: hehkukatodi ja anodi. Anodi on positiivi-sempi kuin katodi jolloin katodia lämmitet-täessä irtoavat elektronit siirtyvät anodille. Tämä yksinkertaisin putkityyppi on nimel-tään DIODI. Anodin ja katodin väliin voidaan asettaa li-säelektrodeja , hiloja.

65 Radioputket Hiloille tuotavilla jännitteillä voidaan sää-dellä ja muutella putken ominaisuuksia. Putket eivät ole herkkiä käyttövirheille. Putken tulokapasitanssi (kapasitanssi hilan ja katodin välillä) on pieni (muutama pF). Tyypillinen anodijännite on 200VDC, lähe- tinputkilla n.2-5 KV.

66 Radioputket Putket jaetaan seuraavasti toiminnallisiin tyyppehin:
Putkityyppi Hiloja Elektrodeja Diodi 0 2 Triodi 1 3 Tetrodi 2 4 Pentodi 3 5 Heksodi 4 6 Heptodi 5 7 Oktodi 6 8

67 Radioputket Saman tyhjöksi imetyn lasikuvun sisään voidaan ja rakennetaankin useampia putki-toimintoja. Tällöin saadaan esim. trioditetrodi, diodi- triodi, triodipentodi jne. Radioputkien saatavuus on huonontunut,ny- kyisin radioputkia valmistetaan pääasiassa vain entisissä itäblokin maissa ja Kiinassa.

68 Transistori vahvistimena
Yksinkertainen äänitaajuusvahvistin +20V R1 R3 R5 R7 4,7k 180k 4,7k 180k C2 + Tr3 C1 100uF + Tr1 Tr2 C3 + 100uF 1000uF R10 10k log R2 R4 R6 R8 R9 22k 1k 22k 1k 120 0V

69 Vahvistimien toimintaluokat
Vahvistinkomponenteilla (putket, transistorit ja FET:t) on kolme perustoimintaluokkaa: A-, B- ja C - luokat Vahvistinluokan valinta riippuu signaalista, jota halutaan vahvistaa. Väärän vahvistinluokan valinta aiheuttaa esim. SSB- signaalille säröytymistä.

70 Vahvistinluokat Toimintapiste on piste, jossa vahvistavan komponentin ohjauspiirin tasajännite(-virta) ja lähtöpiirin tasajännite (-virta) käyrät leik-kaavat. + UD Toimintapiste ID RD +Ug D G UD S Ug RG ID

71 Vahvistinluokat A-luokka:
Vahvistinta ei koskaan ohjata epälineaariselle alueelle Vahvistavalla komponentilla on kiinteä toimin-tapisteen asettelu, jolla lähtö asetetaan keskelle lineaarista toiminta-aluetta Vahvisten asteessa kulkee koko ajan, myös il- man ohjausta, virtaa Asteen hyötysuhde on huono, %

72 Vahvistinluokat Ohjaus pidetään sellaisella tasolla että lähtö pysyy lineaarisella alueella käytetään kytkennöissä joissa ei saa syntyä säröä esim. audiovahvistimet ja oskillaattorit UD Lähtö ID Kiinteä etujännite Ohjaus

73 Vahvistinluokat B - luokka:
Kiinteä toimintapiste asetaan siten, että asteessa kulkee virtaa vain ohjauksen toisen puoliaallon aikana Hyötysuhde on tällöin n % Käytetään yleensä ns. vuorovaihe eli push-pull pääteasteissa joissa toisen puoliaallon vahvistaa oma vahvistin aste ja toisen puoliaallon toinen aste, vuorotellen

74 Vahvistinluokat Yleisesti käytetään ns. AB - luokkaa jossa on pieni perusvirta Käytetään esim. HIFI-vahvistimissa, SSB RA lähettimien pääteasteissa UD Lähtö ID Kiinteä etujännite Ohjaus

75 Vahvistinluokat C - luokka:
Toimintapiste asetetaan siten, että asteessa kulkee virtaa vain ohjauksen toisen puoliaallon huipun aikana Toiminta on erittäin epälineaarista Hyötysuhde on hyvä n % Käytetään esim. taajuudenkertojissa (syntyy paljon harmoonisia taajuuksia) Sähkötys- ja FM- lähettimissä (vakio amplitudi)

76 Vahvistinluokat C- luokan vahvistinasteen perään kytketään ns. resonanssipiiri jolla puuttuvat sinipuoliaallot muodostetaan (vrt. keinu) UD Lähtö ID Kiinteä etujännite Ohjaus

77 Operaatiovahvistimet
Kuuluvat analogisten mikropiirien ryhmään Ideaalitapauksessa vahvistus on ääretön On kaksi tuloa, joiden välinen jännite-ero vahvistetaan ja lähtö Tulot ovat erilaiset: suora- ja kääntävätulo Lähtö on suorantulon suhteen samanvaiheinen Lähtö on kääntäväntulon suhteen vastakkaisvai- heinen

78 Operaatiovahvistimet
Käytännön operaatiovahvistimet ovat hyvin lähellä teoreettista operaatiovahvistinta Vahvistimet on integroitu mikropiireiksi ja sisältävät lukuisia transistoreja ja muita kompo-nentteja samassa kotelossa Vahvistus säädetään ulkoisilla komponenteillä +1V +1V +11V R k + 0V Zin = >> R1 0V 0V _ _ R k 10k 0V + Zin = 10k A= R2/R1 +1 R1 10k A= R2/R1 -10V

79 Logiikkapiirit Logiikkapiirit ovat digitaalisia mikropiirejä.
Merkitys nykypäivänä on erittäin suuri, nyky elektroniikka perustuu pääosin digitaali-tekniikkaan. Toimintaa kuvataan Boolean algebralla. Logiikkapiireilla on kaksi tilaa: 0 ja 1,tosi tai epätosi jotka vastaavat 0V ja +5V. Peruslogiikkapiirityypeillä voidaan tehdä kaikki tarvittavat digitaalipiirit.

80 Logiikkapiirit Perusporttipiirit: & AND (JA) - piiri: A A B Y Y 0 0 0
0 0 0 B 1 0 0 0 1 0 1 1 1

81 Logiikkapiirit >1 OR (TAI) - piiri A A B Y Y 0 0 0 B 1 0 1 0 1 1
0 0 0 B 1 0 1 0 1 1 1 1 1

82 Logiikkapiirit NOT (EI) - piiri A Y A Y -1 0 1 1 0

83 Resonanssi Sähköisessä resonanssipiirissä piiriin syö-tetty energia vaihtaa muotoaan piirin omi-naistaajuudella kelaan varastoidun magneet-tisen (magneettivuo) ja kondensaattoriin va-rastoidun sähköisen (sähkökenttä) energian välillä. Kondensaattoriin varattu jännite alkaa pur-kaantua kelan kautta.

84 Resonanssi Kun virta on suurin on kelan magneettivuo suurimmillaan ja kondensaattorin jännite on nolla. Magneettikenttä alkaa purkaantua jolloin, kelan itseinduktio aikaansaa kelan yli vai- kuttavan jännitteen, mikä lataa kondensaat-torin vastakkaissuuntaiseen maksimijännit- teeseen.

85 Resonanssi Jollei häviöitä olisi, tämä energian värähtely kondensaattorin ja kelan välillä jatkuisi loputtomasti. Tosiasiassa komponenttien ja piirin häviöt vaimentavat värähtelyn nopeasti. Resonanssipiirin hyvyyttä kuvataan suureel- la Q-arvo.

86 Resonanssi Mitä suurempi Q-arvo on, sitä pienemmät häviöt piirissä on ja sitä parempi on piirin hyvyys. Resonanssipiirin häviöt syntyvät: Kelan langan resistanssista Virran pintailmiö (suurilla taajuuksilla) Kelan sydänaineen häviöistä Kondensaattorin eristeen vuotovirroista

87 Resonanssi Suurilla taajuuksilla (~30 MHz --> ) hyvä ja helppo keino parantaa Q-arvoa on hopeoida käytetty kelan lanka tai käyttää ns. Litz-lan- kaa, jossa on useita toisistaan eristettyjä ohuita kuparilankoja, tehollinen pinta-ala kasvaa -->resistanssi pienenee, Q-arvo kasvaa.

88 Resonanssi Resonassipiirityyppejä on kaksi:
Sarjaresonanssipiiri Rinnakkaisresonanssipiiri Kummallekin pätee resonanssiehto:

89 Resonanssi Sarjaresonanssipiiri:
Muodostuu sarjaankytketyistä kondensaattorista ja kelasta Piirin läpi kulkee sama virta kummankin kom-ponentin kautta eli komponenttien virta on sa-massa vaiheessa kummassakin komponentissä Kelan jännite on 90 astetta edellä ja konden-saattorin jännite 90 astetta jäljessä virtaan näh- den

90 Resonanssi Kondensaattorin ja kelan jännitteet ovat siis toisiinsa nähden 180 asteen vaihesiirrossa Resonanssiehdon mukaisesti resonanssitaajuu-della ovat reaktanssit ja jännitteet yhtä suuret mutta vastakkaisvaiheiset jolloin piirin koko-naisjännite on nolla (jos Q-arvo ~  ). Käytän- nössä piirin yli jää pieni jännite. Ohmin lakiin sijoittamalla pieni jännite ja suuri virta saadaan pieni resistanssi

91 Resonanssi Resonassissa olevan sarjaresonassipiirin impe-danssi onkin hyvin pieni eli resonanssitaajuu- delle piiri on oikosulku. Sarjaresonanssipiiriä käytetään esim. suodat-tamaan pois ei-toivottuja signaaleja (ns.imupiiri) esim. TV-vastaanottimen antenniliitännästä ( MHz:n imupiiri)

92 Resonanssi Rinnakkaisresonanssipiiri:
Rakentuu rinnan kytketystä kondensaattorista ja kelasta Kummankin komponentin yli vaikuttaa sama vaiheinen jännite, virrat ovat vastakkaisvaihei- set resonanssissa eli kokonaisvirta on hyvin pieni Ohmin lakia soveltaen saadaan impedanssiksi hyvin suuri arvo

93 Resonanssi Rinnakkaisresonanssipiirin yli vaikuttava jännite kasvaa Q-arvon kasvaessa Rinnakkaisresonanssia kutsutaan jännite-resonanssiksi ja sarjaresonanssia virtareso-nanssiksi. Resonanssissa piirien impedanssi on resis-tiivinen, koska reaktanssit kumoavat toi-sensa (samansuuruiset,vastakkaisvaiheiset).

94 Kiteet Kvartsikide kuuluu pietsosähköisten materi-aalien ryhmään.
Kiteeseen vaikuttava jännite saa aikaan ki-teen mekaanisen taipumisen, ja vastaavasti mekaaninen voima aikaansaa levyyn liitet-tyjen elektrodien välille jännitteen. Kidelevyn leikkaussuunta ja - kulma vaikut-tavat kidelevyn sähköisiin ominaisuuksiin.

95 Kiteet Kiteellä on oma resonanssitaajuutensa jolla se alkaa värähdellä kun kide on osa sopivaa sähköistä kytkentää. Kide voi värähdellä myös yliaalloilla. Kiteen Q-arvo on hyvin suuri, satoja jopa tuhansia. Resonanssipiikki on hyvin kapea. Resonanssitaajuus on hyvin stabiili.

96 Kiteet Kiteellä on sekä rinnakkaisresonanssi- että sarjaresonanssitaajuus. Em. taajuudet poikkeavat hieman toisistaan (ero on kilohertsi luokkaa). Cs Co Ls Rh Kiteen kaaviokuva Kiteen vastinkytkentä

97 Piirien välisiä kytkentöjä
Resonanssipiirejä kytketään yhteen hyvän selektiivisyyden, eli valintatarkkuuden li-säämiseksi. Selektiivisyyden lisääntyminen perustuu re-sonanssipiirien aikaansaamaan kaistanpääs-tö ominaisuuteen. Esim. vastaanottimen antennipiireissä käy-tetään useita virityspiirejä peräkkäin kytket-tyinä.

98 Piirien välisiä kytkentöjä
Erillaisia kytkentätapoja: Ck Keskinäisinduktanssi C1 C2 C1 C2 L1 L2 L1 L2 Magneettinen suoja Induktiivinen kytkentä (magneettikentän välityksellä) Kytkentä kondensaattorin avulla

99 Piirien välisiä kytkentöjä
Erillaisia kytkentätapoja: C1 C2 C1 C2 L1 L2 L1 L2 Ck Kytkentä yhteisen komponentin avulla Kytkentä linkin avulla

100 Piirien välisiä kytkentöjä
Kytkennän kiinteyttä muuttamalla voidaan vaikuttaa kaistanpäästöominaisuuteen. Z Z Z f f f Alikriittinen kytkentä Kriittinen kytkentä Ylikriittinen kytkentä

101 Suotimet Suotimien tarkoituksena on radiotekniikassa selektiivisesti joko päästää tai estää taajuuk-sien eteneminen laiteessa. Suodin voidaan tehdä joko LC -resonanssi- piireillä, kiteillä, keraamisilla resonaatto- reilla tai mekaanisesti. Käytetään sekä vastaanotin- että lähetintek- niikassa.

102 Suotimet Suotimet jaetaan toiminnallisesti neljään eri perustyyppiin:
Alipäästösuodin Ylipäästösuodin Kaistanpäästösuodin Kaistanestosuodin

103 Suotimet Ali- ja ylipäästösuodin: Alipäästösuodin ja sen taajuusvaste
Rajataajuus L C f u Rajataajuus C L f Ylipäästösuodin ja sen taajuusvaste

104 Suotimet Kaistapäästö- ja kaistanestosuodin: u L C C L f
Kaistanpäästösuodin ja sen taajuusvaste u C C L L f Kaistanestosuodin ja sen taajuusvaste

105 Modulaatio Lähettimen kehittämä suurtaajuinen teho muutetaan antennilla sähkömagneettiseksi säteilyksi, mikä etenee lähes valon nopeu- della antennia ympäröivään tilaan. Sähkömagneettinen säteily on mahdollista vastaanottaa vastaanottimella. Tätä suurtaajuista sähkomagneettista sätei-lyä kutsutaan kantoaalloksi.

106 Modulaatio Kantoaalto sinänsä ei sisällä paljoakaan in-formaatiota, ainoastaan “kantoaalto päällä tai poispäältä”. Siirrettäväksi haluttu pienitaajuinen infor- maatio liitetään kantoaaltoon (kantoaalto “kantaa” informaation perille). Informaation liittämistä kantoaaltoon kutsu- taan moduloimiseksi.

107 Modulaatio Tarvittava kantoaallonkaistaleveys (taajuus-alue) riippuu siirrettävän informaation mää-rästä, ja on sitä suurempi mitä “tiheämpää” informaatio on. Vähiten kaistanleveyttä tarvitaan jos infor-maatio on kantoaalto päälle/pois tieto. Puheen siirto vaatii vähintään 2kHz kaistan- leveyden.

108 Modulaatio Heikkotasoinen musiikki vaatii 6kHz (AM- lähetys),stereo musiikkilähetys 15kHz ja TV-kuvan lähetys n.6MHz leveyden. Suuri informaatiokaistanleveys vaatii kor-kean kantoaaltotaajuuden. Nykyisin informaatiota voidaan pakata “tii- viiksi” jolloin suuriakin määriä informaatio-ta voidaan siirtää pienillä kaistanleveyksillä.

109 Modulaatio Lähetelaji A1A (CW)
On kantoaallon katkomista sähkötysavaimella sähkötysmerkkien tahdissa. Lähettimen koko teho käytetään informaation siirtoon. On tehokas huonoissakin radiokeli olosuhteissa Haittana hitaus (kapea kaistanleveys) Vastaanottimessa tarvitaan BFO lisäpiiri

110 Modulaatio Lähetelajit A2A ja A3E (AM-modulaatio)
Amplitudimodulaatiossa kantoaallon amplitu-dia (suuruutta) muutetaan informaation tahdissa Lähete jakaantuu kahteen osaan, suurtaajuiseen kantoaaltoon ja sen molemmin puolin sijaitse-viin sivukaistoihin Sivukaistojen leveyden määrää moduloivan pientaajuuden taajuusalue AM -signaali ilmaistaan tasasuuntaamalla

111 Modulaatio Jos kantoaaltoa moduloidaan pientaajuisella sähkötyssummerin äänellä, on kyseessä soin-nillinen sähkötys, lähetelaji A2A Jos kantoaaltoa moduloidaan pientaajuisella puheella, on kyseessä AM puhelähetys, lähetelaji A3E Radioamatöörit eivät käytä juurikaan enää A2A ja A3E lähetelajeja. Ammattiliikenne ja yleisradiot käyttävät vielä

112 Modulaatio Aika- ja teho/taajuusasteikko esitykset: A1A A3E P P P f0
fL fU fL fU f f f A1A A2A A3E

113 Modulaatio AM - lähetteiden (A2A ja A3E) käytön piene-nemiseen syynä on huono tehohyötysuhde Lähetysteho jakaantuu kolmeen osaan: Kantoaaltoon 2 X sivukaistaan (sama informaatio on siis kahteen kertaan) Toinen sivukaistoista on tarpeeton Kantoaalto ei sisällä informaatiota

114 Modulaatio Kaksisivukaista lähete eli DSB (X3E)
Suodattamalla kantoaalto pois saadaan hyöty-suhdetta parannettua Tällöin saadaan aikaan kaksisivukaistalähete eli DSB-lähete Toinen sivukaista kuluttaa tehoa edelleen DSB-signaalin vastaanotto vaatii monimutkai- semman vastaanottimen kuin AM - signaali (vaikeampi ja kalliimpi rakentaa)

115 Modulaatio Kantoaalto muodostetaan uudelleen vastaanot-timessa (apukantoaalto) DSB-lähetettä käytetään ULA stereolähetteenä P LSB USB f f0 DSB-lähete teho/taajuusasteikko esityksenä

116 Modulaatio Yksisivukaistalähete eli SSB (J3E)
Kun DSB-lähetteestä poistetaan toinen sivu-kaista pois, saadaan yksisivukaista- eli SSB-lähete Lähetettävä sivukaista voi olla joko alempi, LSB tai ylempi sivukaista USB SSB lähetteen muodostus ja vastaanotto vaatii monimutkaisia ja korkealuokkaisia vastaanotin ja lähetin ratkaisuja

117 Modulaatio SSB lähetteen etuja ovat: Tehokas taajuuksien käyttö
Kaikki teho saadaan informaation siirtoon P P LSB USB f f f0 f0 SSB - lähetteen teho/taajuusasteikko esitys

118 Modulaatio Taajuusmodulaatiolähete eli FM (F3E)
Kantoaallon amplitudi on vakio Pientaajuusinformaatio aikaansaa kantoaal-totaajuuden poikkeaman nimellistaajuudesta Mitä suurempi on pientaajuuden voimakkuus, sitä suurempi on hetkellinen kantoaaltotaajuu-denpoikkeama keskitaajuudesta Poikkeamaa kutsutaan deviaatioksi Pientaajuuden taajuus vaikuttaa taajuuspoik-

119 Modulaatio keaman nopeuteen.
FM-lähetteen ilmaisu tapahtuu yleensä vaiheil- maisimella P f0 f FM-lähete aika-asteikolla FM-lähete teho/taajuusasteikolla

120 Lohkokaavioesitys Laitteen toiminta voidaan esittää toiminnal- lisiin lohkoihin jaettuina esityksenä. Kytkentäkaaviosta ei ole helppoa nähdä lait-teen toimintaa kokonaisuutena. Lohkokaavioesityksessä kukin lohko sisäl- tää toiminnallisen kokonaisuuden. Lohkokaavioesitys ja kytkentäkaava yhdes- sä on tehokas pari.

121 Kidevastaanotin Kidevastaanotin eli “kidekone” C1 C2 100pF 50 - 500pF
ST-osa Ilmaisin AA117 C3 1nF Kidevastaanottimen lohkokaavio Kuuloke Kuuloke

122 Suora vastaanotin Suoravastaanotin:
ilmaisu tapahtuu antennitaajuudella, eli kuun-neltavan lähettimen taajuudella. Voidaan vastaanottaa AM -lähetteitä. Edellä esitetty kidevastaanotin on yksinkertaisin suoravastaanotin. Monimutkaisemmissa konstruktioissa on useita vahvistinasteita. Heikkoutena huono selektiivisyys.

123 Suora vastaanotin Q-kertoja
Huono selektiivisyys johtuu vaikeudesta tehdä säädetettävää resonanssipiiriä jonka Q-arvo olisi hyvä koko viritysalueella. Selektiivisyyttä voidaan parantaa keinotekoisesti käyttämällä ns. Q-kertojaa. Herkkyys on hyvä (heikotkin asemat kuuluvat). Q-kertoja On viritettävä suurtaajuusvahvistin. Osa vahvistetusta signaalista syötetään tuloon.

124 Suora vastaanotin Tuloon syötettävä signaali on samanvaiheinen tulosignaalin kanssa, jolloin takaisin syötetty signaali kompensoi häviöitä ja parantaa Q-ar-voa. Tällöin selektiivisyys paranee. Koska resonanssipiiri on laajalla alueella sää-dettävä, muuttuu myös Q-arvo resonanssipiiriä säädettäessä ja näin ollen myös tuloon syötet-tävän signaalin on oltava säädettävä.

125 Suora vastaanotin Jos tuloon syötetään liikaa signaalia alkaa vah-vistin värähdellä, siitä tulee oskillaattori. Värähtely siirtyy antenniin ja häiritsee muita lähellä olevia vastaanottimia. Takaisinkytkentä on oikea, kun vastaanotin on aivan värähtelyn rajalla (ei kuitenkaan värähte-le) . Q-kertoja on vanhentunut konstruktio ja sitä ei juurikaan enää käytetä.

126 Suora vastaanotin Suoran vastaanottinen lohkokaavio Q- kert. ST ILM.
PT ST ILM. PT = = ~ ~ Suoravastaanotin ilman Q-kertojaa Q-kertojalla varustettu suoravastaanotin

127 Suora superi vastaanotin
Suora superi vastaanottimessa: Ilmaisu tapahtuu suoraan kuunneltavalla taajuu-della, mutta ei tasasuuntaamalla vaan sekoitta-malla antennisignaali vastaanottimessa olevan VFO -oskillaattorin signaalin kanssa sekoitta-jassa, jolloin syntyy kahden em. signaalin erotus ja summa. Toinen sekoitustuloksista on pientaajuinen, mi-kä vahvistetaan pientaajuusvahvistimella.

128 Suora superi vastaanotin
Jos lähetettä katkotaan sähkötyksen tahdissa, kuuluu kaiuttimesta CW (A1A) sähkötys. Myös SSB-lähete mahdollista vastaanottaa. Selektiivisyyden muodostaa alipäästösuodin, joka erottaa pientaajuisen erosignaalin sekoit- timen lähdön muista signaaleista (antenni-, paikallisoskillaattori- ja näiden summasignaali). Jos antennisignaali on pientaajuuden verran paikallisoskillaattorin signaalia suurempi tai

129 Suora superi vastaanotin
pienempi saadaan kummassakin tapauksessa pientaajuinenerotussignaali eli kuullaan kaksi asemaa yhtäaikaisesti. ST VAHV. ALIP. SUOD. SEK. PT ST OSKIL. (VFO) = ~ Suora superi vastaanottimen lohkokaavio

130 Supervastaanotin Supervastaanotin: Nykyään lähes kaikki vastaanottimet
Antennisignaali sekoitetaan toiselle taajuudelle, välitaajuudelle (IF), ennen ilmaisua Välitaajuutta käytettäessä selektiivisyys saadaan aikaan kiinteä taajuisella välitaajuussuotimella (kaistanpäästö) Kuunneltavan taajuuden valinta tehdään paikal- lisoskillaattorin, VFO, taajuutta säätämällä

131 Supervastaanotin VFO = Variable Frequency Oscillator
Antennipiirin resonanssipiirin ja VFO:n säätöjen on käytävä tasatahtia Jos vastaanottimeen kytketään ilmaisimelle toi- nen paikallisoskillaattori, BFO (Beat Frequency Oscillator), jonka taajuus poikkeaa äänitaajuu- den verran välitaajuudesta voidaan vastaanottaa myös CW (A1A) ja SSB (J3E) lähetteitä

132 Supervastaanotin Supervastaanottimen lohkokaavio: AM ILM. ST VAHV.
VT SUOD. + VAHV. SEK. PT SSB ILM. AVC VFO BFO Super vastaanottimen lohkokaavio

133 Peilitaajuus Sekoittajan lähdössä ovat seuraavat taajuu-det:
Antennitaajuus fant VFO - taajuus fVFO fant-fVFO fant + fVFO Yleensä erotaajuus fant-fVFO otetaan käyttöön ja muut suodatetaan pois. Sama erotaajuus syntyy sekä oskillaattorin

134 Peilitaajuus yläpuolisista että alapuolisista antennisig-naaleista.
Toista , ei haluttua signaalia kutsutaan peili- taajuudeksi. u u VT VT VT VT f f fpeili fosk fant fant fosk fpeili Antennisignaali suurempi kuin oskillaattorisignaali Antennisignaali pienenmpi kuin oskillaattorisignaali

135 Peilitaajuus Peilitaajuus saattaa aiheuttaa häiriön jos vastaanottimen antennipiirin hyvyydestä on tingitty (selektiivisyys muodostetaan väli-taajuusasteessa) ja peilitaajuudella oleva lä- hete pääsee antennipiirin läpi sekoittajalle. Muistisääntö: Oskillaattoritaajuus on aina keskellä ja antenni- ja peilitaajuudet ovat välitaajuuden päässä os- killaattoritaajuuden kummallakin puolella

136 Peilitaajuus Esimerkki 1:

137 Peilitaajuus Esimerkki 2:

138 Kaksoissupervastaanotin
Jotta peilitaajuudet eivät häiritsisi on kehi- tetty kaksois- ja kolmoissupervastaanotin. Ko. vastaanottimissa on kaksi tai kolme sekoitusta ja vastaavaa välitaajuutta. Jotta saavutettaisiin mahdollisimman suuri peilitaajuusvaimennus, valitaan ensimmäi-nen välitaajuus mahdollisimman suureksi (~kymmeniä,satoja MHz:jä).

139 Lähettimet Yksinkertainen CW - lähetin Kide- osk. Kert. aste Suo- din
PA Avain- nus = ~ CW - lähettimen lohkokaavio CW - lähettimen kytkentäkaavio

140 SSB tranceiver 3.5 / 14 MHz:n SSB tranceiver Mikr. vahv. Balans. mod.
3,5/14 MHz suodin Mikr. vahv. Balans. mod. Laaja- kaista ST vahv. L L L L VT 9MHz 3.5MHz suodin BFO SEK. L V V V V V Tuloil- maisin 14MHz suodin PT VFO OFF AVC SSB tranceiverin 3,5 / 14 MHz lohkokaavio ON

141 SSB tranceiver SSB - signaalin muodostuminen PT vahv. Balans. mod. VT
9MHz BFO 8998,5 kHz A A DSB A 8998,5 f f f 300Hz 2,1kHz 8996, , ,6 8998, , ,6

142 SSB tranceiver Tranceiver:
Transmitter (= lähetin ) + Receiver (=Vastaan-otin) On kompakti, kaikki toiminnot samassa “lootassa” Voidaan hyödyntää samoja toimintalohkoja Nykyään amatöörit käyttävät lähes yksinomaan tranceivereitä.

143 SSB tranceiver Yhteiset toiminnalliset osat: BEAT -oskillaattori (BFO)
Välitaajuusvahvistin + suodin Bandisekoittaja VFO Antennipiirin asteet Virtalähde

144 SSB tranceiver SSB signaalin muodostus:
Puhe johdetaan mikrofonin ja vahvistinasteen kautta BALANSOITUUN MODULAATTORIIN. Balansoitu modulaattori on sekoittaja jonka lähtösignaali on nolla jos tuloon ei tuoda pientaajuista signaalia. Sekoittaja on tällöin balanssissa (tasapainossa) Pientaajuussignaalilla ohjataan sekoittaja

145 SSB tranceiver epäbalanssiin ja lähtönä on tällöin suurtaajuinen amplitudimoduloitu signaali, mistä kantoaalto on vaimentunut pois (= DSB - signaali). SSB - signaali saadaan kun DSB- signaali suoda-tetaan jyrkkäreunaisella kidesuotimella toinen sivukaista pois, jolloin jäljelle jää yksisivukaista signaali, SSB. SSB - signaalia muodostettaessa täytyy tietää kumpi sivukaista halutaan säilyttää.

146 SSB tranceiver Sivunauhojen valinta tehdään BFO:n kantoaalto kiteen taajuutta vaihtamalla.Käytännössä BFO:ssa on kaksi eritaajuista kidettä, toinen LSB:n ja toinen USB:n muodostamiseen. Esimerkkimme SSB tranceiverin tapauksessa käytetään ainoastaan 3,5 ja 14 MHz:n taajuus-alueita. Tällöin ei tarvita kuin yksi kantoaaltokide BFO:hon. 3,5MHz:n alueella käytetään LSB:tä ja 14MHz:lla USB:tä

147 SSB tranceiver Työskentelytaajuudet muodostetaan sekoittamalla välitaajuussignaali ja VFO-signaali. Sekotustulok- sena saadaan em.signaalien summa- ja erotustaa-juudet. 14MHz:n taajuusalue ( MHz) muo-dostuu summasta, säätämällä VFO:ta välillä MHz (välitaajuus on kiinteä 9MHz). 3,5 MHz taajuus alue ( ) muodostuu erotuksesta, VFO välillä MHz

148 SSB tranceiver 3,5 MHz:n alueella on huomattava, että asteikko on nyt päinvastainen kuin 14 MHz:n alueella. SSB - signaalien muodostuminen: 9MHz 14MHz 14MHz (20m) 5MHz 8998,5 kHz 13998,5 kHz 3,497MHz 9MHz 3,5 MHz (80m) 3498,5 kHz 5,5MHz 8998,5 kHz

149 SSB tranceiver 3,5 MHz alueelle signaalia sekoitettaessa vähen-netään välitaajuussuotimen taajuudesta oskillaat-torin taajuus. Koska modulaatiotaajuudet ovat kauempana oskillaattoritaajuudesta, kuin BFO:n kantoaaltotaajuus, ovat modulaatiotaajuudet myös vähennyslaskun jälkeen kauempana BFO:n taajuu- desta kuin lopullinen sekoitettu kantoaaltotaajuus. Juuri tässä tapahtuu sivukaistan vaihtuminen USB ---> LSB.

150 SSB tranceiver Jos halutaan lähettää soinnutonta sähkötystä (A1A) voidaan mikrofonin tilalle kytkeä 1kHz:n oskillaattori ja katkotaan tätä signaalia sähkötys- avaimella sähkötyksen tahdissa. Tämä ei kuiten-kaan ole täysin määräysten mukainen A1A,koska ei katkota kantoaaltoa vaan pientaajuutta. Toinen tapa on kytkeä tasajännite pientaajuus- liitäntään jolloin modulaattori menee epäbalans- siin jolloin, BFO taajuus vuotaa läpi.

151 SSB tranceiver Katkomalla tasajännitettä sähkötyksen tahdissa, katkotaan kantoaaltoa, jolloin kyseessä on todel-linen A1A- lähete.

152

153 Antennit Antenni: On se osa radioasemaa, jossa lähettimen syn- nyttämä suurtaajuusenergia muuntuu sähkö- magneettiseksi (= smg-) säteilyksi ja johon saa-puva sähkömagneettinen säteily muuntuu hei-koksi suurtaajuiseksi vaihtojännitteeksi On useinmiten fyysisesti avoin resonanssipiiri Induktanssin muodostaa johtimen induktanssi ja kapasitanssin johtimen ymp. hajakapasitanssi

154 Antennit Perusantennityyppi on dipoli ja puolen aal-lon dipoli
Seuraavassa on kuvattu magneetti- ja sähkö-kenttien muodostuminen puolen aallon dipoliin Virta jakautuma Jännite jakautuma Gen.

155 Antennit Kuvasta nähdään , että puoliaaltodipolissa virta on suurimmillaan keskellä ja jännite puolestaan suurimmillaan päissä Tarkasteltaessa impedanssia dipolin keskipis-teessä voidaan jännitteen ja virran sijoituksella ohmin lakiin saada suuruusluokka arvio impe- danssista: U Pieni jännite Z= = = Pieni impedanssi I Suuri virta

156 Antennit Myös ei-resonanssi antennit ovat mahdollisia esim. pitkälanka- (long wire),V-beam- ja Rhombic- antennit Voidaan lyhentää fyysisesti resonanssiaallonpi- tuutta lyhyemmäksi (kelalla) esim. ns. trappi- ja helical- antennit Lyhin resonoiva johde on puolen aallon pituinen ja sen fyysinen pituus on riippuvainen smg- säteilyn etenemisnopeudesta, joka on n km/s ja käytetystä taajuudesta

157 Antennit Aallonpituus saadaan laskettua kaavasta:
m] = 300 / f [MHz] Perusmuodossaan kaava on : [m] = c / f Missä c =3 x 10E8 m/s ja [f]= Hz Puolen aallon mitta saadaan jakamalla aallon- pituus kahdella Teoreettisessa tarkastelussa antennin tulee sijai- ta vapaassa tilassa, kaukana muista esineistä

158 Antennit Käytännössä antennia ei saa sijoitetuksi täysin vapaaseen tilaan, josta johtuen ympäristö vai-kuttaa antenniin ja sen ominaisuuksiin (reso-nanssitaajuus, induktanssi,kapasitanssi) Esim. dipolilla kapasitanssi kasvaa, jolloin in-duktanssia on pienennettävä eli johtimia on ly-hennettävä lasketuista pituuksista, jotta pääs-tään jälleen resonanssiin Käytännössä puoliaalto dipolia on lyhennettävä n. 5% lasketusta

159 Antennit Lopullinen pituuden hienosäätö johtimien pi- tuutta säätämällä voidaan tehdä vasta lopulli-sessa asennuspaikassa resonassitaajuus mittaa- malla (ns. Grid-Dipperillä tai SWR - mittarilla) On huomattava , että pituuden säätö tehdään kumpaankin dipolin puolikkaaseen symmet-risesti

160 Syöttöjohdot Syöttöjohto:
Tarvitaan antennin ja lähettimen (vastaanotti-men) välille jotta suurtaajuus energia saadaan siirrettyä antenniin ja päinvastoin Omaa ominaisimpedanssin joka on riippuvainen johtimien mekaanisista mitoista ja eristeai- neiden sähköisistä ominaisuuksista Ominaisimpedanssia EI voi mitata ohmimitta- rilla

161 Syöttöjohdot Ominaisimpedanssi on valittava samaksi kuin antennin syöttöpisteen ja lähettimen impedans- sit; tällöin saavutetaan tehosovitus Yleisesti käytetään koaksiaalikaapelia tai avo-johtoa Mikroaaltotekniikassa käytetään yleisesti aal- toputkia ja ns. strip-line rakenteita

162 Syöttöjohdot Koaksiaalikaapeli:
Koostuu kahdesta sisäkkäin olevasta johtimesta (“mantteli” ja “keskilanka”) Ulkojohdin voi olla putkeksi punotua lankaa tai umpinaista kupari- tai alumiiniputkea Keskijohdin voi olla yksittainen tai useampi lankainen kierretty johdin Ulko- ja keskijohtimet in eristetty eristeellä joka voi olla muovia, ilmaa, teflonia tai kaasua

163 Syöttöjohdot Jos eristeenä on jokin muu aine kuin ilma, ete- nee suurtaajuussignaali valon nopeutta hitaam-min koaksiaalikaapelissa Laskettaessa kaapelin todellista fyysistä pituutta tietyllä taajuudella, on tämä huomioitava Normaalilla muovieristeisellä kaapelilla hitaus- kerroin on n. 0,66 Syöttöjohto on syytä mitoittaa n x 1/2  pitui-seksi, koska kaapelin päissä olevat impedanssi

164 Syöttöjohdot olosuhteet toistuvat juuri 1/2  välein eli mitat- taessa kaapelin päästä “nähdään “ 1/2  päässä todellinen impedanssi Koaksiaalit ovat kaupallisia tuotteita ja yleisim-mät saatavilla olevat ominaisimpedanssit ovat 50,(60),75 ja 90 ohmia Syöttöjohtimissa on aina häviöitä; mitä pak-sumpi kaapeli sen vähemmän häviöitä Häviöt riippuvat myös käytetystä taajuudesta; mitä suurempi taajuus , sitä suuremmat häviöt

165 Sähkömagneettiset aallot
Kun pisteessä vaikuttaa yhtäaikaisesti saman taajuiset sähkö- ja magneettikenttä, lähettää piste ympärilleen sähkömagneettista säteilyä.