radioamat riperuskurssi n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Radioamatööriperuskurssi PowerPoint Presentation
Download Presentation
Radioamatööriperuskurssi

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 165

Radioamatööriperuskurssi - PowerPoint PPT Presentation


  • 796 Views
  • Uploaded on

Radioamatööriperuskurssi. T1 - moduuli Heikki Lahtivirta OH2BSH. 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.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Radioamatööriperuskurssi' - Rita


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
radioamat riperuskurssi

Radioamatööriperuskurssi

T1 - moduuli

Heikki Lahtivirta OH2BSH

miksi tekniikkaa
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
s hk tekniikan perussuureet
Sähkötekniikan perussuureet:
  • Jännite U [U] = V voltti
  • Virta I [ I] = A ampeeri
  • Resistanssi R [R] =  ohmi
  • Teho P [P] = W watti
s hk tekniikan suureita
Sähkötekniikan suureita:
  • Impedanssi Z [Z] =  ohmi
  • Induktanssi L [L] = H henry
  • Kapasitanssi C [C] = F faradi
  • Taajuus f [f] = Hz hertsi
kerrannaisyksik it ja esimerkkej niiden k yt st
Kerrannaisyksiköitä ja esimerkkejä niiden käytöstä
  • tera 10^12 terawatti 10^12 W TW
  • giga 10^9 gigahetrsi 10^9 Hz GHz
  • mega 10^6 megavoltti 10^6 V MV
  • kilo 10^3 kilo-ohmi 10^3  k
  • 10^0 watti 10^0 W W
  • milli 10^-3 milliampeeri 10^-3 A mA
  • mikro 10^-6 mikrovoltti 10^-6 V V
  • nano 10^-9 nanosekunti 10^-9 s ns
  • piko 10^-12 pikofaradi 10^-12 F pF
johteet puolijohteet ja eristeet
Johteita:

Kulta, Hopea

Kupari, Alumiini

Messinki, Rauta

Hiili, Ionisoitunut kaasu

Puolijohteita:

Pii, Si

Germanium, Ge

Galliumarsenidi, GaAs

Seleeni.

Johteet,puolijohteet ja eristeet
johteet puolijohteet ja eristeet1
Eristeitä:

Tyhjö

Ilma

Tislattu vesi

Kiille

Lasi

Posliini

PVC muovi

Akryylimuovi

Öljy

Keraamiset aineet

Kumi

Kuiva puu

Kuiva paperi

Alumiinioksidi

Johteet, puolijohteet ja eristeet
mit s hk 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.

Mitä sähkö on ?
mit s hk on1
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.

Mitä sähkö on ?
mit s hk on2
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.

Mitä sähkö on ?
ohmin laki
Muistikolmio

Miten käytän muistikolmiota ?

Peitä kysytty suure, jäljelle jäävä osa on tarvittava laskutoimi-tus.

Ohmin laki

U

______

I * R

vastusten kytkenn t
Vastukset rinnan:

Rinnankytkennässä kokonaisresistanssin käänteisarvo on osa- resistanssien kään-teisarvojen summa

1/Rt=1/R1+1/R2+1/R3

Vastukset sarjassa:

Sarjaankytkennässä kokonaisresistanssi on osaresistanssien summa

Rt=R1+R2+R3

Vastusten kytkennät:

Rt

Rt

R1

R2

R3

R1

R2

R3

j nnitel hteiden kytkenn t
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

Jännitelähteiden kytkennät:

+

+

+

+

+

+

+

+

Ut

Ut

-

-

-

-

-

-

-

-

U1

U2

U3

U1

U2

U3

s hk teho ja ty
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:

Sähköteho ja - työ

2

P = U x I

U

P =

2

R

P = I

x R

U = P x R

P

I =

R

s hk teho ja ty1
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.

Sähköteho ja -työ
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).

Tehosovitus

R

S

R

G

L

vaihtos hk
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.

Vaihtosähkö
vaihtos hk1
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.

Vaihtosähkö

1

1

f =

[f] =

=

Hz

s

T

vaihtos hk2
Vaihtosähkö

Huippuarvo u^

u

Tehollisarvo U

Huipusta huippuun

Uhh

Jakson pituus (jaksonaika)

T

vaihtos hk3
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.

Vaihtosähkö

c

c=300 000 000 m/s

=

f

= m

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.

Induktanssi
induktanssi1
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.

Induktanssi
induktanssi2
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.

Induktanssi
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.

Kapasitanssi
kapasitanssi1
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.

Kapasitanssi
passiviset komponentit
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.
passiiviset komponentit
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......
passiiviset komponentit1
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
passiiviset komponentit2
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.
passiiviset komponentit3
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.
passiiviset komponentit4
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.
passiiviset komponentit5
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.
passiiviset komponentit6
Passiiviset komponentit:
  • Pientaajuuskelat:
    • Tarvitaan suuri induktanssi
    • Käytetään mm. estämään virtalähteiden hurinavirtaa,kaiuttimien jakosuotimissa, ener-giavarastona jne.
    • Sydänmateriaalina käytetään mm. rautalevyjä, ferromagneettisia aineita.
    • Induktanssit 0.1 - 100H
passiiviset komponentit7
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).
passiiviset komponentit8
Passiiviset komponentit:
  • Suurtaajuuskuristimet:
    • Eroittavat suurtaajuusenergian tasasähkösyö- töstä.
    • Pyritään suureen induktanssiin , pieneenhaja- kapasitanssiin ja pieneen resistanssiin.
    • Ovat usein aksiaalisia.
passiiviset komponentit9
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.
passiiviset komponentit10
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.
komponentit
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.
puolijohteet
Puolijohteet
  • Tärkeimmät puolijohdemateriaalit:
    • Pii
    • Gallium - Arsenidi
    • Germanium
    • (Seleeni, Kuparioksiduuli)
  • Puolijohteiden sähkönjohtokyky on johteiden ja eristeiden välillä.
puolijohteet1
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.
puolijohteet2
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.
diodi
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

diodi1
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.
diodi2
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).
diodi3
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.
diodi4
Diodi
  • Käytännön sovelluksia diodeille ovat:
    • Vaihtosähkön tasasuuntaaminen tasasähköksi
    • Ilmaisu eli informaation erottaminen radiolähetteen kantoaallosta
    • Eri taajuisten signaalien sekoittaminen keske-nään
    • Toiminta kytkimenä
diodi5
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.
diodi6
Diodi
  • Piidiodin toimintakäyrä:

U/V

2

Myötäsuunta

1

I/uA

30

20

10

I/A

0,5

1

1,5

2

-100

Estosuunta

-200

U/V

diodi7
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
diodi8
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
diodi9
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
transistorit
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)
transistorit1
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)
transistorit2
Transistorit
  • Bipolaaritransistorien piirrosmerkit:

C

C

C

B

B

B

E

E

E

NPN

PNP

NPN - Darlington

transistorit3
Transistorit
  • Bipolaaritransistori:
    • 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 )
transistorit4
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)
transistorit5
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
transistorit6
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.
transistorit7
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
transistorit8
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
tyristorit ja triacit
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.
tyristorit ja triacit1
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.
tyhj putket radioputket
Tyhjöputket (Radioputket)
  • Ovat jänniteohjattuja komponentteja.
  • Radioputkien merkitys radiotekniikassa on pienenemässä.
  • Vaativat hehkutehoa katodin lämmitykseen --> kokonaishyötysuhde huononee.
  • Rakennettu lasikuvun sisään, johon on imet-ty tyhjö.
radioputket
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.
radioputket1
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.
radioputket2
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
radioputket3
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.
transistori vahvistimena
Transistori vahvistimena
  • Yksinkertainen äänitaajuusvahvistin

+20V

R3

R5

R7

R1

4,7k

180k

4,7k

180k

C2

+

Tr3

100uF

C1

+

Tr2

C3

Tr1

+

100uF

1000uF

R2

R4

R6

R8

R9

R10

10k log

22k

1k

120

22k

1k

0V

vahvistimien toimintaluokat
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.
vahvistinluokat
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

vahvistinluokat1
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, 0 - 50%
vahvistinluokat2
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

vahvistinluokat3
Vahvistinluokat
  • B - luokka:
    • Kiinteä toimintapiste asetaan siten, että asteessa kulkee virtaa vain ohjauksen toisen puoliaallon aikana
    • Hyötysuhde on tällöin n. 60 - 70%
    • Käytetään yleensä ns. vuorovaihe eli push-pull pääteasteissa joissa toisen puoliaallon vahvistaa oma vahvistin aste ja toisen puoliaallon toinen aste, vuorotellen
vahvistinluokat4
Vahvistinluokat
  • Yleisesti käytetään ns. AB - luokkaa jossa on pieni perusvirta
  • Käytetään esim. HIFI-vahvistimissa, SSB RA lähettimien pääteasteissa

UD

Lähtö

ID

Kiinteä etujännite

Ohjaus

vahvistinluokat5
Vahvistinluokat
  • C - luokka:
    • Toimintapiste asetetaan siten, että asteessa kulkee virtaa vain ohjauksen toisen puoliaallon huipun aikana
    • Toiminta on erittäin epälineaarista
    • Hyötysuhde on hyvä n.80 - 90%
    • Käytetään esim. taajuudenkertojissa (syntyy paljon harmoonisia taajuuksia)
    • Sähkötys- ja FM- lähettimissä (vakio amplitudi)
vahvistinluokat6
Vahvistinluokat
  • C- luokan vahvistinasteen perään kytketään ns. resonanssipiiri jolla puuttuvat sinipuoliaallot muodostetaan (vrt. keinu)

UD

Lähtö

ID

Kiinteä etujännite

Ohjaus

operaatiovahvistimet
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
operaatiovahvistimet1
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

R2 100k

+

Zin = >>

0V

R1

0V

0V

_

_

R2 100k

10k

0V

+

Zin = 10k

R1 10k

A= R2/R1 +1

-10V

A= R2/R1

logiikkapiirit
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.
logiikkapiirit1
Logiikkapiirit
  • Perusporttipiirit:
    • AND (JA) - piiri:

A

A B Y

Y

&

0 0 0

B

1 0 0

0 1 0

1 1 1

logiikkapiirit2
Logiikkapiirit
  • OR (TAI) - piiri

A

A B Y

Y

>1

0 0 0

B

1 0 1

0 1 1

1 1 1

logiikkapiirit3
Logiikkapiirit
  • NOT (EI) - piiri

A Y

A

Y

-1

0 1

1 0

resonanssi
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.
resonanssi1
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.
resonanssi2
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.
resonanssi3
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
resonanssi4
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.
resonanssi5
Resonanssi
  • Resonassipiirityyppejä on kaksi:
    • Sarjaresonanssipiiri
    • Rinnakkaisresonanssipiiri
  • Kummallekin pätee resonanssiehto:
resonanssi6
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
resonanssi7
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
resonanssi8
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 (144-146 MHz:n imupiiri)
resonanssi9
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
resonanssi10
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).
kiteet
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.
kiteet1
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.
kiteet2
Kiteet
  • Kiteellä on sekä rinnakkaisresonanssi- että sarjaresonanssitaajuus.
  • Em. taajuudet poikkeavat hieman toisistaan (ero on kilohertsi luokkaa).

Cs

Co

Ls

Rh

Kiteen kaaviokuva

Kiteen vastinkytkentä

piirien v lisi kytkent j
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.
piirien v lisi kytkent j1
Piirien välisiä kytkentöjä
  • Erillaisia kytkentätapoja:

Ck

Keskinäisinduktanssi

C1

C1

C2

C2

L1

L2

L1

L2

Magneettinen suoja

Induktiivinen kytkentä

(magneettikentän välityksellä)

Kytkentä kondensaattorin

avulla

piirien v lisi kytkent j2
Piirien välisiä kytkentöjä
  • Erillaisia kytkentätapoja:

C2

C2

C1

C1

L1

L2

L2

L1

Ck

Kytkentä yhteisen

komponentin avulla

Kytkentä linkin avulla

piirien v lisi kytkent j3
Piirien välisiä kytkentöjä
  • Kytkennän kiinteyttä muuttamalla voidaan vaikuttaa kaistanpäästöominaisuuteen.

Z

Z

Z

f

f

f

Alikriittinen kytkentä

Kriittinen kytkentä

Ylikriittinen kytkentä

suotimet
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.
suotimet1
Suotimet
  • Suotimet jaetaan toiminnallisesti neljään eri perustyyppiin:
    • Alipäästösuodin
    • Ylipäästösuodin
    • Kaistanpäästösuodin
    • Kaistanestosuodin
suotimet2
Suotimet
  • Ali- ja ylipäästösuodin:

Alipäästösuodin ja sen taajuusvaste

u

Rajataajuus

L

C

f

Rajataajuus

u

C

L

f

Ylipäästösuodin ja sen taajuusvaste

suotimet3
Suotimet
  • Kaistapäästö- ja kaistanestosuodin:

u

L

C

C

L

f

Kaistanpäästösuodin ja sen taajuusvaste

u

C

C

L

L

f

Kaistanestosuodin ja sen taajuusvaste

modulaatio
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.
modulaatio1
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.
modulaatio2
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.
modulaatio3
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.
modulaatio4
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
modulaatio5
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
modulaatio6
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
modulaatio7
Modulaatio
  • Aika- ja teho/taajuusasteikko esitykset:

A1A

A3E

P

P

P

f0

f0

f0

fL

fU

fL

fU

f

f

f

A1A

A2A

A3E

modulaatio8
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
modulaatio9
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)
modulaatio10
Modulaatio
  • Kantoaalto muodostetaan uudelleen vastaanot-timessa (apukantoaalto)
  • DSB-lähetettä käytetään ULA stereolähetteenä

P

LSB

USB

f

f0

DSB-lähete teho/taajuusasteikko esityksenä

modulaatio11
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
modulaatio12
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

modulaatio13
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-
modulaatio14
Modulaatio
  • keaman nopeuteen.
  • FM-lähetteen ilmaisu tapahtuu yleensä vaiheil- maisimella

P

f0

f

FM-lähete aika-asteikolla

FM-lähete teho/taajuusasteikolla

lohkokaavioesitys
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.
kidevastaanotin
Kidevastaanotin
  • Kidevastaanotin eli “kidekone”

C1

C2

100pF

50 - 500pF

ST-osa

Ilmaisin

AA117

C3

1nF

Kidevastaanottimen

lohkokaavio

Kuuloke

Kuuloke

suora vastaanotin
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.
suora vastaanotin1
Suora vastaanotin
    • 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.
suora vastaanotin2
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.
suora vastaanotin3
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.
suora vastaanotin4
Suora vastaanotin
  • Suoran vastaanottinen lohkokaavio

Q-

kert.

ST

ILM.

PT

ST

ILM.

PT

=

=

~

~

Suoravastaanotin ilman Q-kertojaa

Q-kertojalla varustettu suoravastaanotin

suora superi vastaanotin
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.
suora superi vastaanotin1
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
suora superi vastaanotin2
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

supervastaanotin
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
supervastaanotin1
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
supervastaanotin2
Supervastaanotin
  • Supervastaanottimen lohkokaavio:

AM

ILM.

ST

VAHV.

VT

SUOD. +

VAHV.

SEK.

PT

SSB

ILM.

AVC

VFO

BFO

Super vastaanottimen lohkokaavio

peilitaajuus
Peilitaajuus
  • Sekoittajan lähdössä ovat seuraavat taajuu-det:
      • Antennitaajuus fant
      • VFO - taajuus fVFO
      • fant-fVFO
      • fant + fVFO
  • Yleensä erotaajuus fant-fVFOotetaan käyttöön ja muut suodatetaan pois.
  • Sama erotaajuus syntyy sekä oskillaattorin
peilitaajuus1
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

peilitaajuus2
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
peilitaajuus3
Peilitaajuus
  • Esimerkki 1:
peilitaajuus4
Peilitaajuus
  • Esimerkki 2:
kaksoissupervastaanotin
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).
l hettimet
Lähettimet
  • Yksinkertainen CW - lähetin

Kide-

osk.

Kert.

aste

Suo-

din

PA

Avain-

nus

=

~

CW - lähettimen lohkokaavio

CW - lähettimen kytkentäkaavio

ssb tranceiver
SSB tranceiver
  • 3.5 / 14 MHz:n SSB tranceiver

3,5/14

MHz

suodin

Laaja-

kaista

ST vahv.

Mikr.

vahv.

Balans.

mod.

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

ssb tranceiver1
SSB tranceiver
  • SSB - signaalin muodostuminen

PT

vahv.

Balans.

mod.

VT

9MHz

8998,5

kHz

BFO

A

A

DSB

A

8998,5

f

f

f

300Hz 2,1kHz

8996,1 8998.2 8998,8 9000,6

8998,5 8998,8 9000,6

ssb tranceiver2
SSB tranceiver
  • Tranceiver:
    • Transmitter (= lähetin ) + Receiver (=Vastaan-otin)
    • On kompakti, kaikki toiminnot samassa “lootassa”
    • Voidaan hyödyntää samoja toimintalohkoja
    • Nykyään amatöörit käyttävät lähes yksinomaan tranceivereitä.
ssb tranceiver3
SSB tranceiver
  • Yhteiset toiminnalliset osat:
    • BEAT -oskillaattori (BFO)
    • Välitaajuusvahvistin + suodin
    • Bandisekoittaja
    • VFO
    • Antennipiirin asteet
    • Virtalähde
ssb tranceiver4
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
ssb tranceiver5
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.
ssb tranceiver6
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
ssb tranceiver7
SSB tranceiver
  • Työskentelytaajuudet muodostetaan sekoittamalla välitaajuussignaali ja VFO-signaali. Sekotustulok- sena saadaan em.signaalien summa- ja erotustaa-juudet.
  • 14MHz:n taajuusalue ( 14.000-14.350MHz) muo-dostuu summasta, säätämällä VFO:ta välillä 5.000-5.350 MHz (välitaajuus on kiinteä 9MHz).
  • 3,5 MHz taajuus alue (3.500-3.800) muodostuu erotuksesta, VFO välillä 5.500-5.200 MHz
ssb tranceiver8
SSB tranceiver
  • 3,5 MHz:n alueella on huomattava, että asteikko on nyt päinvastainen kuin 14 MHz:n alueella.
  • SSB - signaalien muodostuminen:

14MHz

9MHz

14MHz (20m)

5MHz

13998,5

kHz

8998,5

kHz

3,497MHz

9MHz

3,5 MHz (80m)

5,5MHz

8998,5

kHz

3498,5

kHz

ssb tranceiver9
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.
ssb tranceiver10
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.
ssb tranceiver11
SSB tranceiver
  • Katkomalla tasajännitettä sähkötyksen tahdissa, katkotaan kantoaaltoa, jolloin kyseessä on todel-linen A1A- lähete.
antennit
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
antennit1
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.

antennit2
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

antennit3
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.300000 km/s ja käytetystä taajuudesta
antennit4
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
antennit5
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
antennit6
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
sy tt johdot
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
sy tt johdot1
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
sy tt johdot2
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
sy tt johdot3
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
sy tt johdot4
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
s hk magneettiset aallot
Sähkömagneettiset aallot
  • Kun pisteessä vaikuttaa yhtäaikaisesti saman taajuiset sähkö- ja magneettikenttä, lähettää piste ympärilleen sähkömagneettista säteilyä.