Radioteknikk 8251200377 [PDF]

Zitiervorschau

John Schroder

RADIOTEKNIKK

Til norsk ved radioingeniør Jan Erik Haga

Nasjonalbiblioteket Depotbiblioteket

Teknologisk Forlag Oslo

FYLKESgJBLrøTSr

ISBN 82-512-0037-7

©1974 Tekn°l°gisk Forlag, Oslo John Schrdder Etter lov om opphavsrett er det forbudt - uten tillatelse fra copyrightinnehaveren å mangfoldiggjøre dette verk, helt eller delvis. Forbudet gjelder alle metoder for mangfoldiggjøring, så som trykking, duplisering, fotografering, osv.

Originalutgavens tittel RADIOTEKNIK

Sats og trykk: Gotab

TH-IS. OOl

Forord Helt siden radioens barndom har folk hatt stor interesse for radiobygging som hobby. Tusener av interesserte føler radio og radioteknikk som noe usedvanlig tiltrekkende og fascinerende. Hobbyfolket — eller amatørene — er ofte så dyktige at det er vanskelig å skille dem fra profesjonelle radiofolk. Amatøren vil lære det profesjonisten må lære. Det har naturligvis vært et avveiningsspørsmål hva som burde tas med i boken. Det har vært en hovedtanke å vise hvordan man gjennom praktisk radiobygging, kan skaffe seg gode og grunnleg­ gende kunnskaper i radioteknikk. Kunskaper som vil utgjøre en god bakgrunn for videre utdannelse innen det radiotekniske og elektrotekniske området.

"Radioteknikk” vil være et godt hjelpemiddel ved de stadig flere typer av kurs som holdes innen det radiotekniske område. Ettersom det er lagt særlig vekt på å gi utførlige og praktiske beskrivelser av apparatenes oppbygning og konstruksjon (samtlige apparatkonstruksjoner blir ledsaget av deleliste) vil "Radio­ teknikk” være en stimulerende læremester ved selvstudier. Den mer avanserte amatør vil i "Radioteknikk” ha en ypperlig oppslagsbok, som foruten å gi greie beskrivelser av apparater og konstruksjoner, også gir et mylder av tips til dem som driver med egne eksperimenter.

Radioteknikk” har også med en innføring i den fascinerende hobbyen, radiofjernstyring. En sender og mottaker beskrives i 5’

prinsipp, og det på en slik måte at man skal kunne bygge seg sitt eget utstyr. ”Radioteknikk” inngår i forlagets fagbokserie ”Industriens og håndverkets tekniske bibliotek” hvor blant annet ”Hifi-teknikk”, "Elektronikk”, ”Radio- og TV-teknikk” og ”Halvlederteknikk” er utgitt. For en eventuell senere utgave av boken er forlaget takknemlig for ideer og merknader fra leserne. Teknologisk Forlag

6

Innholdsfortegnelse 1 Radioen som hobby Amatørradio................................ DX-lytting ”TV-DX” .................. ”Ly.d-studio i hjemmet” ............ Bruk av konverter åpner nye mu­ ligheter ................................... FM-forsatser og antenner............ Privatradio ...................................

15 16 16 19 20 20

Radiostyring av modeller............ Elektronisk musikk ..................... Transistorene og de integrerte kretsene ”amatørvennlige” ... Foliekort forenkler amatørbygging.................................... En fascinerende hobby ...............

22 22 22

22 25

2 Radioamatørens verktøy Tenger............................................ Skrutrekkere................................ Verktøy til platearbeide............... Bokking av plater ........................

27 28 32 35

Filen som verktøy........................ Apparater bygd opp på modulprinsippet .............................. Universalkretskort........................

35

37 40

3 Foliekort og monteringsplater Monteringsplater

45

4 Slik lodder man Juks ikke med forbindelsene ... Unngå kaldlodding....................... Loddetinn som flussmiddel ....

49 50 52

Vedlikehold av loddespissen ... Loddeboltstativ .......................... Lodding på foliekort ..................

53 56 57

7

5 Frekvens og bølgelengde Sammenhengen mellom bølge­ lengde og frekvens .................. Kiloperioder og megaperioder pr. sekund ......................................

61

Kilohertz, Megahertz .................. Lang-, mellom- og kortbølge ... Ultrakortbølge VHF og UHF ...

65 66 67

Potensiometer ............................. Ohms lov...................................... Tillatt belastning for ulike motstandstyper .......................... Serie- eller parallellkobling av motstander.............................

74 77

64

6 Motstander Motstand ...................................... Stavmotstander .......................... Radioteknikkens multiplikasjons­ tabell: Fargekoden for stavmot­ stander ...................................... Trådviklede motstander............... Spenningsdelere ...........................

68 68

71 73 74

Hva benyttes motstander til

81 82

...

84

Serie- eller parallellkobling av kondensatorer.............. .. Hva benyttes kondensatorer til . .

105 106

7 Kondensatorer Kapasitans ................................... 85 Ulike kondensatortyper............... 86 Symboler.......................................... 100 Kondensatorens reaktans............ 100

8 Induksjonsspoler Induktans...................................... Forskjellige spoletyper ............... Skjerming av HF-spoler............... Symboler......................................

108 109 111 114

Induksjonsspolens reaktans .... 114 Serie- eller parallellkobling av spo­ ler ............................................ 117 Hva bruker vi spoler til .............. 118

9 Beregning og vikling av spoler Hvor mange tørn.......................... Vikling av spoler..........................

120 125

Foliespoler, trykte spoler............ Toroidspoler

130 130

10 Resonanskretser Parallellresonanskretser............... Serieresonanskretser....................

8

134 137

Hva benyttes resonanskretser til Beregning av resonanskretser . . .

139 139

11 Halvlederdioder og halviederkondensatorer Halvledermateriale av N-typen . . 150 Halvledermateriale av P-typen . . 151 Innebygd spenningsbarriere i halvlederdioden........................... 151

Halvlederdioden innvendig . . . . Hva benyttes halvlederdioder til Halviederkondensatorer ............... Zenerdioder ................................

154 156 157 159

12 Transformatorer Omsetningsforholdet Impedansomforming

..................

163 166

Tilpasning......................................

167

13 Vi bygger en enkel lokalmottaker Hvordan apparatet funksjonerer Mottakerens følsomhet............... Apparatets oppbygning...............

173 175 178

Vikling av spoler ........................... Hva kan vi høre ..........................

180 184

14 Antenner for mellombølge Åpne og lukkede antenner .... Feltstyrke ....................................... Jordledning................................... Beskyttelse mot atmosfæriske ut­ ladninger ...................................

186 187 192

Innendørs antenner ..................... Lukkede antenner ......... Antenner for VHF og UHF . . . .

194 195 196

193

15 Forsterkning av signaler HF-trinn og LF-trinn

197

Transistoren

................................

198

16 Skjemasymboler og prinsippskjemaer Prinsippskjemaet..........................

211

17 Bygg forsterker inn i lokalmottakeren Høyfrekvensforsterkning............ 225 Vi forsterker de lav-frekvente signalene ................................ 231

Kalibrering...................................

236

18 Integrete kretser.......... 237

9

19 Hvordan høre på radio eller TV utan å genere omgivelsene Senderspolen................................

252

20 Toveis samtaleanlegg med integrert krets Blokkskjema................................

259

Biapparatene................................

269

21 Mottaker for mellom- og kortbølge med tilbakekobling HF-trinnet ................................... 270 Tilbakekobling øker forsterk­ ningen ................................... 272 Utskiftbare spoler........................ 275

1 watts LF-del............................. Koblingsskjemaet ....................... Apparatets oppbygning.............. ”Kortbølgeproblem” .................

280 280 281 282

22 Skjema med variasjoner Prøv med ferrittantenne ............ Andre transistortyper.................. Båndspredning på kortbølge . . .

285 286 286

Kombinasjon av koblingene . . . Grammofonforsterker.................

287 289

23 Eksperimentering med radio Praktisk apparatkasett...............

292

Fortsett med egne eksperimenter

297

24 Vi bygger en 1 W LF-forsterker Prinsippskjemaet.......................... Kretskort......................................

298 301

Test ..............................................

303

25 Slik blandes signalene Interferens

...................................

311

26 Bygg en mottaker for 3,5—4,5 MHz Virkemåten................................... 314 Automatisk følsomhetsregulering er nødvendig........................... 321 Kretskortet................................... 327

10

Spolene....................... ............... Montering av apparatene ............ Trimming...................................... Slik benyttes mottakeren............

327 333 335 339

TI Beatoscillator for CW- og SSB-mottaking Prinsippet.......................... . ... . Prinsippskjemaet.......................... Beatoscillatorens oppbygning . .

340 344 346

Beatoscillatorens innkobbling . . Beatoscillatorens inntrimming . .

349 349

28 Bygg en kommunikasjonsmottaker for kortbølge Prinsippskjemaet.......................... Spolene......................................... Kretskortet................................... Innkobling av konverteren ....

355 359 359 361

Trimming.................... Slik benyttes mottakeren .... Hva fins det å avlytte? ...............

364 367 369

29 Krystallkalibratoren gir fikseringspunkter på frekvensskalaen Prinsippskjemaet.......................... Kretskortet ....................................

374 377

Trimming...................................... Slik benyttes krystallkalibratoren

377 378

30 Om antenner for kortbølgemottaking Ionosfæren virker som speil for radiobølgene

381

Hvilke krav stilles til en kortbølgeantenne?

384

31 Antennefilter for kortbølge ”En-frekvensmottaking” ............ Multibåndan tenne....................... Risiko for forstyrrelser ...............

396 397 400

Prinsippskjemaet........................... Praktisk utførelse ............ Bruksmåte

402 404 406

32 Bygg en konverter for privatradiobåndet 26,5—27,5 MHz Konverter for frekvensområdet 26,5—27,5 MHz . . . ............... ”Pipetoner” ................................

411 413

Prinsippskjemaet....................... . Kretskortet................................ Trimmingen...................................

414 415 417

11

33 Bygg en Pl-, P2-, P3-tilsats FM-modulatorer........................... Prinsippskjemaet........................... CR-nett gir små pulser ............... RC-nett utjevner...........................

421 426 430 432

Oscillatorkretsen og AFK-systemet Kretskortet..................................... Trimming....................................... Bare lokalmottaking.....................

432 435 437 438

34 VHF-mottaking Lytting på VHF-båndet............... Smalbånds-FM benyttet på VHF

446 447

Konverter for VHF-mottaking . . .

448

35 Antenner for VHF-mottaking Vertikale kvartbølgeantenner . . . Antenner til mobilt bruk............ Halvbølgeantenner........................

458 462 464

Foldet halvbølgeantenne ............ Retningsantenner ........................ Kvartbølgetransformator............

467 469 475

36-Radiofjemstyring Forskjellige typer radiofjernstyringsapparatur ................... 478 Til- og frastyring........................... 478 Eksempel på radiostyringsapparatur ........................................ 482

Mer om rater

radiofjemstyringsappa485

37 En enkel sender for radiostyring Til- og frastyring........................... Kretskortet..................................... Mekanisk utførelse........................

12

491 493 496

Antennen....................................... Testing og trimming.....................

499 500

38 Mottaker for radiofjemstyring Radioenheten ..................... Servoforsterkeren ........................

502 507

Kretskortet..................... Trimming av radioenheten

....

511 516

39 Kunsten å kurere selvsving Tilbakekobling i mptkoblede for­ sterkere ........................................ Kapasitiv kobling ........................ Farlig kollektorbasiskapasitans .

523 524 526

Risikable felles strømbaner ... 527 Tilbakekobling over en felles strømkilde ............................... 531

Alfabetisk sakregister

..............

5 38

13

1

Radioen som hobby

En fascinerende lek med tekniske hjelpemidler, med innslag av spennende eksperimentering.

Radioen som hobby fikk sitt egentlige gjennombrudd her i landet omkring 1920—22. Dvs. omtrent samtidig som en begynte å benytte seg av radio til overføring av tale og musikk for underholdning. De som var med den gang "minnes” sikkert hvordan det å bygge sin egen krystallmottaker ble en mani som berørte oss alle, og som en med vekslende hell hadde som hobby i praktisk talt alle hjem. Etter hvert som radioindustrien satte i gang serieproduksjon av billige og effektive radiomottakere, avtok den store interessen fra mannen i gaten for hjemmebygging av slike mottakere ganske raskt. I stedet har det etter hvert dukket opp nye produkter fra den radiotekniske industri som har vist seg hensiktsmessige og lokkende for radioteknisk hobbyvirksomhet, hjemmebygging og eksperimentering. Amatørradio

En av de første amatøraktivitetene på radioområdet var de såkalte amatørsendingene, dvs. private eksperimenter med radiosendinger. Allerede før 1920 fikk endel privatpersoner her i landet telemyndighetenes tillatelse til å sysle med slike private radiosendinger (sendereksperiment). For ikke å forstyrre annen "radiotrafikk” ble amatørene anvist bølgelengder under 200 m, dvs. til kortbølgebåndene. Disse var på den tid ansett for å være verdiløse med tanke på "langdistanse radiokommunikasjon”. Det tok imidlertid ikke lang tid før radioamatørene oppdaget hvilke fantastiske muligheter

15

kortbølgebåndene bød på: at en med enkelt radioteknisk utstyr kunne oppnå verdensomspennende radioforbindelser. Den første norske radioamatør - Diesen — vakte oppmerksomhet over hele verden ved å opprette kontakt med russiske og amerikanske stasjoner med en sender på 5 W. På denne måten ble døren åpnet for en av de mest fascinerende hobbyaktiviteter som vår tid kjenner — amatørradioen. I dag er amatørradio som hobby verdsatt av millioner av teknisk intereserte mennesker verden over. Spesielt betydningsfullt er det at det radiotekniske utstyr som trengs for å oppnå kontakt med f.eks. USA eller Japan slett ikke behøver å være komplisert eller kostbart. Apparaturen behøver faktisk ikke å koste stort mer enn det en betaler for et stereoanlegg med forsterker, og amatørutstyret kan bygges av amatøren selv - om han vil! DX-lytting ”TV-DX”

Eksempel på de senere års hobbypraksis innen radioteknikken er DX-ing, dvs. langdistansemottaking - i første rekke på KB (kortbølgen) - av fjerntliggende radiosendere. Da førsteklasses kortbølgemottakere — såkalte komunikasjonsmottakere — er meget kostbare, lønner det seg ofte å bygge kortbølgemottakere med spesielle egenskaper beregnet for DX-ing eller å komplettere en egnet mottaker med konverter, S-meter (feltstyrkemåler) m.m. for på den måten å øke mottakerens yteevne og bruksområde. ”TV-DX”, dvs. langdistansemottaking av fjernsyn, kan spesielt om sommeren være utbytterikt, da stasjoner som ligger mer enn 1000 km fra mottakerstedet kan oppfanges mer eller mindre sporadisk med lokal styrke på bildeskjermen. ”Lyd-studio i hjemmet” Et annet og nært beslektet område (når en tenker på radio) som i løpet av de senere år har blitt en høyt verdsatt hobby er Hi-Fi-teknikken, dvs. 7/zgh-Fzdelityteknikken. Denne innebærer førsteklasses lydgjengivelse. Også på dette felt har en radioamatør atskillig han kan utrette. Han kan med førsteklasses resultat — teknisk og økonomisk - selv bygge sine forsterkere, høytalerkasser osv. Det fins også en hel del tilleggsutstyr, f.eks. audiofilter av

16

1.01. Det fins neppe noen annen fritidsvirksomhet som frembringer så fantasieggende muligheter som radioteknikken, utnyttet som hobby formål. Det kanskje mest karakteristiske eksempel på dette er vel amatørsendingene. Senderamatøren kan med relativt få og enkle hjelpemidler og ukomplisert apparatur selv bygge sin egen radiosender/mottaker. På denne måten kan man oppnå radiokontakt med amatører i fjerne land. Det fins praktisk talt ingen grenser for hvor langt en kan rekke med sitt sender/mottakerutstyr. Men senderamatøren dyrker ikke utelukkende sine "vennskapsforbindel­ ser” jorden rundt. Han kan også bistå vitenskapsmannen med eksperi­ menter innen bølgeforplantning (radiokommunikasjon). Ofte har man opplevd at "amatøroppfinnelser” har ført radioindustrien inn på nye veier. Radioama­ tørenes pionerinnsatser på kortbølge har f.eks. vært av uvurderlig betydning med tanke på den utvikling radiokommunikasjonen har gjennomgått siden Marconi etablerte verdens første trådløse forbindelse mellom to punkter. Mange av nåtidens kjente radiojeknikere og elektroteknikere i Europa og Amerika hdr i sine aller tidligste år vært senderamatører, og er det ofte fremdeles.

2 — Radioteknikk

17.

1.02. Som byggeobjekt er praktisk talt alle antennetyper av interesse for en radioamatør. Her ser vi en hjemmebygd ”helix-antenne” laget av en amerikansk amatør. Denne er beregnet for mottaking av telefotos fra de værsatelitter som er oppsendt av den amerikanske romfartsledelsen. Fra disse satelittene mottas telefotos som registreres og fotograferes med polaroidkameraer.

18

A X ^t

1.03. "Revejakt” er en spesiell form for kortbølgelytting, der det ved hjelp av et peileapparat gjelder å lokalisere en skjult radiosender — en "rev” — ute i terrenget. Den skjulte radiosenderen går under betegnelsen "skjult rev", og "er på lufta" kun i korte perioder.

forskjellige typer og mixer-anordninger og andre tilsatser, som egner seg godt for "hjemmeproduksjon” og eksperimentering. Bruk av konverter åpner nye muligheter De frekvensbånd en kan motta over vanlig radio dekker et begrenset område av de frekvensbånd som er åpne for radiotrafikk. V ed å benytte en konverter vil man for en relativt rimelig penge kunne lytte på de ”mer uvanlige frekvensbånd” som f.eks. båndet 19

1.04. Langdistanse TV-mottaking, også kalt TV-DX er mulig kun under bestemte meteorologiske og atmosfæriske forhold. Når disse er til stede vil en kunne oppleve å ta inn fjerntliggende TV-stasjoner over flere tusen kilometers avstand på skjermen. Som regel vil disse forholdene opptre hyppigst på kanalene 2. 3 og 4. Disse ligger alle i bånd I. Til venstre ser vi et bilde fra USA eller Canada, til høyre et russisk TV-testfoto fra Tallin, begge mottatt i Sverige.

for fiskebåter (fiskeribølgen) omkring 2 MHz, VHF-båndet for faste og bevegelige stasjoner, fly navigering, amatører, privatradio og satelitter.

FM-forsatser og antenner

Fjernsynssendinger og FM-kringkasting byr også på hobbybetont virksomhet for radiointeresserte. Det er ikke lenger lønnsomt å bygge sin egen televisjonsmottaker, men såkalte FM-forsatser er fortsatt interessante bygg-selv-objekter. Med tanke på antenner for FM- og TV-mottakere fins det atskillig en kan utrette, spesielt i sendernes grenseområder. Der feltstyrken er lav kan et fornuftig antenneanlegg gjøre underverker når det gjelder å forbedre mottakerforholdene. Ikke minst gjelder dette for farge-TV på UHF. Privatradio

Privatradio er en relativt ny form for radiokommunikasjon, og byr på en rekke interessante muligheter for radioamatøren. Privatradio 20

som arbeider på radiofrekvenser svarende til bølgelenger mellom kortbølge og ultrakortbølge (UHF) kan anvendes av hvem som helst for privat radiokommunikasjon over kortere distanser. Prisen for å skaffe seg en slik sendetillatelse er lav, nærmest av symbolsk karakter. Apparater for privatradio kan kjøpes for en pris som tilsvarer kostnadene for ett vanlig sort/hvitt TV-apparat. Omkring apparatene i en privatradiostasjon kan en supplere med en hel del tilleggsapparatur, som øker apparatenes effektivitet og betjeningskomfort. Tilsatser av denne typen egner seg for amatørbygging.

i.05. Lytting på kortbølgebåndene, også kalt DX-lytting, byr på mange interessante muligheter. En kan lytte til fremmede sendere på fjerne kontinenter, følge radioutrustede ekspedisjoner, lytte til signaler fra satelitter og bemannede romfartøyer, eller eksperimentere med forskjellige mottakerkoblinger, antennetyper osv.

2U

Radiostyring av modeller

Radiostyring av modeller - modellbåter og modellfly - er en hobby med mange entusiastiske utøvere. Det fins et spesielt frekvensbånd - som for øvrig grenser til det båndet vi benytter for privatradio — som er ”åpent” kun for eksperimenter av dette slag. Apparatur for radiostyring kan kjøpes ferdig, men en kan godt bygge utrustningen selv — så vel sender som mottaker. Elektronisk musikk

Å bygge elektroniske musikkinstrumenter, er en annen hobbygren som utnytter radioteknikkens arsenal av hjelpemidler - et fascinerende virkefelt for en eksperimenteringslysten radioamatør. Transistorene og de integrerte kretsene ”amatørvennlige” Transistorene og de integrerte kretsene, som for tiden erstatter elektronrørene i de aller fleste radiotekniske oppstillinger (når en ser bort fra trinn beregnet for høye effekter, høyspenninger eller trinn som omhandler ekstremt høye frekvenser — EHF) har økt amatørenes byggemuligheter betraktelig når det gjelder radiotek­ niske og elektroniske apparater. Dette skyldes i første rekke at transistorer er billigere i anskaffelse enn (radio)rør, og at de krever mindre plass og billigere strømkilder. Det samme gjelder de integrerte kretsene som inneholder et ti-talls transistorer, som til sammen utgjør komplette funksjonsenheter. For amatøren utgjør de integrerte kretsene en fin utvei ved alle former for radioteknisk eksperimentering på amatørmessig basis. Da en ved transistorer har behov for spenninger av en meget beskjeden størrelsesorden, blir apparatene absolutt ufarlige å arbeide med.

Foliekort forenkler amatørbygging

Radiomottakere og forsterkere bygges nå for tiden mest på såkalte foliekort, dvs. isolerende plater der en har etset fram et ledningsmønster som komponentene loddes til. På den måten sparer man en mengde tidkrevende arbeid med løse ledninger, og en minsker risikoen for mulige feilkoblinger. Det å fremstille ”trykte krets22

1.06. Radiostyring av modeller gir sine utøvere anledning til en interessant teknisk utvikling på et høyt faglig plan. Med de hendige miniatyrkomponenter som i dag fins i handelen, bl.a. de integrerte kretsene, har en økt mulighetene til å bygge små driftsikre apparater for radiofjernstyring av f.eks. båt og modellfly. Nederst vises sender/mottakerutstyr beregnet til fjernstyring.

23

1.07. Tilgangen av stadig nye komponenter på markedet, som f.eks. integrerte halvlederkretser, som utgjør komplette funksjonsenheter, gjør det mulig for amatørene å kunne konstruere relativt komplisert elektronisk apparatur selv. Her ser vi en integrert krets. Denne inneholder ca. 400 komponenter, og er beregnet til bruk i en radiomottaker for flynavigering. Integrerte kretser muliggjør en interessant snarvei for både radiokonstruktører og radioamatører, som raskt vil komme fram til det ferdige apparat med avanserte data.

kort” på amatørbasis er i og for seg ikke vanskelig, men er en ikke fornøyd med dette kan en benytte seg av såkalte universalkretskort med ferdigetsede kretsmønster. Slike kretskort fins i standar­ diserte utførelser, noe som muliggjør enkle og meget lettfattelige byggeveiledninger.

24

En fascinerende hobby Det å forklare hva en føler når en driver med radioteknikk som hobby, lar seg ikke gjøre. Men en kan trygt si at samtlige av amatørradioens grener inneholder momenter som er egnet til å stimulere det enkelte individs vitebegjær, noe som igjen stimulerer livsoppfatningen, samtidig som en opplever et snev av det tekniske eventyr som elektronikken innebærer. En kan også trygt si at det innen elektronikkens virkefelt ligger en undertone av triumf over de menneskelige sinnsorganers snevre begrensning. Senderamatørenes utnyttelse av radioteknikken til å oppnå kontakt over 1.08. Monteringsplater med trykte kretsløp, også kalt foliekort. Disse forenkler i høy grad all form for radiobygging, og er spesielt egnet for sammensatte byggesett der en lodder inn komponentene etter hvert ifølge en detaljert byggeveiledning.

verdenshavene med likesinnede i fremmede og fjerntliggende land, er et typisk eksempel på dette. DX-ingens jakt etter eksotiske, fjerntliggende stasjoner er et tilsvarende eksempel på den glød en finner hos dem som virkelig ser på sin hobby som noe mer enn et tidsfordriv. Hobbyvirksomhet i form av hjemmebyggede musikk­ anlegg innebærer også en snev av idealisme, da en jo streber etter å oppnå absolutte fullendte musikkgjengivelser i hjemmet. Radio­ styring inneholder også en rekke krevende momenter i en helt ny og spennende dimensjon. Radioen som hobby innebærer ikke utelukkende en engasjerende lek med tekniske hjelpemidler. Den innebærer samtidig en stimulerende utnyttelse av den menneske­ lige genialitets møysommelig ervervede kunnskaper. Det som kanskje egentlig er spenningen med radioen som hobby er bestrebelsene på å gi utløp for noe som alltid ligger latent i mennesket, nemlig vitebegjærlighet og lyst til å utforske det ukjente, for å forbedre og stadig kunne underlegge seg naturens krefter og nytte disse fullt ut. Og hensikten bak dette er vel og merke ikke å virke ødeleggende, men tvert om oppbyggende — for så å øke menneskets tekniske landevinninger! Siden det i de fleste former for radioteknisk hobbyvirksomhet ligger et moment av konkurranse med andre likesinnede, gir denne aktivitet økt spenning. Det kreves en viss evne til å tenke konstruktivt — en blanding av fantasi og mer nøktern kjernevirk­ somhet om en skal kunne oppnå resultater som overgår ens ”hobbykolleger”. Radioen som hobby: En fascinerende ”lek” med tekniske hjelpemidler og spennende eksperimenter. En positiv hobby, som et speilbilde av tidens tekniske utvikling.

26

2

Radioamatørens verktøy

En behøver siett ikke å gå til anskaffelse av kostbart verktøy. Men det en velger bør velges med omtanke, da det også skal kunne dekke fremtidige behov. Om en velger å ”gi seg radioteknikken i vold”, bør en først og fremst skaffe seg verktøy egnet til dette. Det er opplagt at en kan klare seg lenge med det verktøy en måtte ha liggende å slenge i ”rotekassa” fra før, men det kan ikke på noen måte bortforklares at en med et ordentlig verktøysett vil kunne oppnå penere arbeid. Loddebolten er vel det verktøy en trygt kan si er av uunnværlig betydning for den som arbeider med elektro. Loddebolten fås i forskjellige utførelser, avhengig av hvor vidt den er beregnet for miniatyrkoblinger eller til grovere arbeid. Vi skal senere i et eget kapittel ta for oss loddebolten og bruken av denne. I tillegg til loddebolten behøver amatørbyggeren noen tenger, skrutrekkere og andre hjelpemidler som vi nå skal ta for oss.

Tenger En radioamatør kan slett ikke være uten tenger. Avbiteren og flattanga er uunnværlig ved praktisk talt alt arbeide med radio og elektronikkapparater. Flattanga (fig 2.01, nederst) benyttes bl.a. når en skal anbringe koblingstråden på riktig sted eller når en skal ta fra hverandre komponenter. Avbiteren (fig 2.01, øverst) er et uunnværlig redskap når en skal kutte av ledninger, tråder, fjerne isolasjon fra disse, kutte til isolasjonsstrømper i riktig lengde, osv. Kjøp bare tenger av beste kvalitet, og pass på at ”kjeften biter sammen” langs hele snittretningen. Bruk riktig verktøy til riktig 27

2.01. Tenger som egner seg godt for radioarbeid. Ovenfra: Avbiter, spisstang og flattang. Flattangen og avbiteren er uunnværlige, spisstangen (fins også med bøyd nebb) anvendes mer sjelden.

tid, bruk ikke avbiteren til å fjerne spiker eller skruer, da dette bare bidrar til å ødelegge eggen. I fig. 2.02 ser vi en oversikt av ulike spesialtenger til mer profesjonelt bruk.

Skrutrekkere Skrutrekkeren er vel det hjelpemiddel en ved siden av tengene vil ha mest bruk for. En bør ha et visst utvalg av skrutrekkere. Da disse er relativt billige i anskaffelse, kan en med god samvittighet

28

2.02. Forskjellige typer tenger som kommer til anvendelse i mer profesjonell sammenheng.

koste på seg et komplett oppsett av skrutrekkere med bladbredde fra 3 mm opp til 15 mm (fig 2.03). De minste skrutrekkere er spesielt uunnværlige når en skal dra til skruen som fester betjeningsknappen til aksen for styrkekontrollen eller en annen form for akse der en benytter en betjeningsknapp. De større skrutrekkere er det behov for når det gjelder å skru sammen høytalerkabinett eller når man skal skru høytaleren fast til en baffelplate (monteringsplate). En bør gjøre det til en regel at en bruker skrujern som har samme bredde som sporet på skruen. Viktig er det også at en 29

2.03. Samling av hensiktsmessige skrutrekkere, beregnet for den som arbeider med radio som hobby så vel som yrke. Skrutrekkere er relativt rimelig i anskaffelse, og et skikkelig skrutrekkeroppsett representerer derfor ingen stor investering.

sørger for at de skrutrekkere en benytter er slipt så de har skarpe kanter. En skrutrekker med runde kanter (fig 2.04) er ikke bare vanskelig å arbeide med, men den ødelegger også skruen. Dette kan bidra til problemer, både når en drar skruen til, og når en skal ha denne ut igjen. Skrutrekkeren bør få skikkelig tak i skruens spor. Den må ikke være for tynn, da det kan være nødvendig å tvinge skruen på plass ved hjelp av skrutrekkeren (fig 2.04). Dette kan hende når en skal plassere skruer på vanskelig tilgjengelige steder. Et knep kan være verd å kunne i denne forbindelse: Ved å dyppe skrutrekkerens spiss i litt fett oppnår man en viss vedhengskraft. 30

0.

2.04. Skrutrekkeren bør ikke være for skarp, ellers vil spissen lett deformeres og trekkeren sette seg fast i sporet, a viser hvordan en skrutrekker bør se ut etter at den er slipt, b og c viser eksempler på hvordan en skrutrekkerspiss kan se ut når den er mishandlet.

2.05. En skrutrekker av plast eller bakelitt er det riktige verktøy ved trimming av induktansspoler med jernkjerner. Disse sitter som regel i svingekretser, MF-transformatorer og i HF-kretser (høyfrekvenskretser), der bruk av skrujern av metall kan bidra til ukorrekt avstemming (justering) av disse.

31

På den måten kan en feste skruen til skrutrekkeren, for så å bringe den på plass. Skrutrekkere med plastskaft er særlig godt egnet for radioarbeid. I denne sammenheng kan vi legge til at en bor unngå skrutrekkere av stål ved trimming av spolekjerner av hoyfrekvensjern, da de skarpe kantene på skrutrekkeren lett ødelegger sporet i det myke jernmaterialet. På den måten blir det mer eller mindre umulig å trimme kjernen ved senere anledninger. Til justering av slike kjerner bør en alltid benytte seg av spesielle plastskrutrekkere (fig 2.05). Disse kan en lage selv av en bakelitt- eller pleksiglasstav med 3 eller 4 mm diameter. Spissen formes til ved hjelp av en fil som en skrutrekker. Et egnet materiale kan limes på denne (med tanke på) og gjøre nytte som handtak.

Verktøy til platearbeide For tiden benytter en seg av såkalte kretskort til å montere de komponenter på som inngår i elektronisk apparatur. Kretskortet anbringes senere i et dertil egnet apparatkabinett, der en på dettes frontplate monterer dreiekondensator, potensiometer (styrkekontroll) m.m. Disse skal betjenes med knapper når en benytter apparatet. På apparatkassens bakvegg bruker en å ha uttak for de ytre strømkretser, f.eks. høytaler, pic-up (grammofon), antenne og jord strømforsyning osv. Apparatchassis lages vanligvis av 1,5 mm ”halv-hard” aluminiumsplate. Større apparatchassis er vanligvis oppbygd omkring et chassis der paneler og tyngre komponenter som ikke får plass på kretskortet — f.eks. dreiekondensator, transformatorer, drosler — skrus fast. I mindre apparatchassis bruker ofte dettes bunn eller vegger å fungere som chassis. For å skjære til aluminiumsplater av riktig dimensjon trenger en egentlig en gradsaks om en ønsker å få pene platekanter. En klarer seg imidlertid godt med en platesaks (fig 2.06), og en kan om nødvendig også benytte en løvsag med et metallsagblad eller en baufil til samme oppgave. Men en blir da nødt til å legge ned noe mer arbeid med fil for å få jevne kanter.

32

2.06. Platesaks. Den er nødvendig når en arbeider med chassiskonstruksjoner og skal klippe til platesidene.

2.07. En kjørner er kjekk å ha innen rekkevidde. Kjørneren anvendes ved merking av hull i aluminiumsplater.

3 - Radioteknikk

2.08. På denne måten sliper man opp bor beregnet til å lage hull i jernplater (til høyre).og i aluminium (til venstre).

2.09. Hullpunchen er et hendig verktøy. Ved hjelp av denne kan man lage pene hull med stor diameter i aluminiumsplater.

2.10. En kan klare seg uten hullpunchen ved å benytte et drillbor. Ved hjelp av dette kan en bore opp hull rundt omkretsen. Dette tar atskillig lengre tid, men i nødstilfelle er det en brukbar utvei.

34

For komponenter, vegger m.m. som skal skrus fast til apparatets chassis må en bore hensiktsmessige hull i konstruksjonens chassisvegger. Til dette arbeidet trengs skikkelig verktøy. En bruker først å merke opp hvor hullene skal være. Dette gjøres ved hjelp av en kjømer (rissenål). Se fig 2.07. En kjørner og et håndbor bør høre til enhver radioamatørs standard utrustning. I tillegg kommer selvsagt et sett med bor i forskjellige dimensjoner. Har man en elektrisk hånddrill, vil det selvfølgelig lette arbeidet vesentlig. Bor bør slipes forskjellig, avhengig av hvorvidt man skal bore i jern eller aluminium. Se fig 2.08. Til å lage større hull, f.eks. kontaktdon, trenger man en hullpunch. Se fig 2.09. Gjelder det meget store hull, kan man bore et antall småhull etter det store hullets omkrets, som vist i fig 2.10. Så kan man benytte en fil til å fjerne borehullets ujevnheter som måtte være igjen etter borehullene. Man kan også anvende en vanlig løvsag, forsynt med et metallsagblad når man skal lage større hull i en aluminiumsplate.

Bokking av plater Bokking (bøying) av aluminiumsplater kan enklest foretas ved hjelp av en kraftig skrustikke. For å unngå stygge merker i platen bør en anvende beskyttelse mot dette. Enklest er det å plassere to rette treplater på hver side av metallplaten. Fig. 2.11 og 2.12 viser fremgangsmåten. Større plater kan bokkes til over kanten av en høvelbenk eller liknende. Ved slike arbeidsoperasjoner er det hensiktsmessig å ha en kraftig hammer eller treklubbe innen rekkevidde.

Filen som verktøy Ved platearbeid vil filen være et nødvendig redskap. En bør minst ha tre filer av større dimensjon (ca. 30 cm): En grov halvrund fil til bl.a. pussearbeid på chassisplater, en noe finere rundfil til pussing av mindre hull, samt en planfil. Et par småfiler (lengde ca. 12—15 cm) — en halvrund og en rund — er bra å ha ved pussing av skruhull. Ved alle former for platearbeid bør en dessuten ha et skyvel ær.

35

2.11. Når en skal bokke til et chassis bør en — for ikke å skade platen — spenne den fast mellom et par treplater i en skrustikke. Ved hjelp av en kraftig og bred treskive som presses mot platen når denne står i stikken, gir en metallplaten den ønskede bokkingen.

2.12. Her ser vi hvordan man foretar en vinkelbokking av en aluminiumsplate. Platen skrus fast mellom to treplater i en skrustikke. Bokkingen utføres ved hjelp av en kraftig hammer. Man legger en trebit oppå aluminiumsbiten som beskyttelse for denne.

36

Deksel

2.13. Dette er prinsippet for apparatets oppbygning i det modulchassissystem som benyttes i de fleste av de omtalte konstruksjoner i denne bok. På en perforert bunnplate med oppbøyde kanter skrur en fast front- og bakvegg. På samme måte (med parkerskruer) festes den uformede overdelen som utgjør kabinettets deksel. Apparatkabinett fins med bunnplater i størrelser 10- 10, 10- 20, 20- 20 og 20 ■ 30 cm. Paneler fins i størrelsen 5 ■ 10, 5 ■ 20, 10 ■ 10, 10 ■ 20 og 10 • 30 cm.

Apparater bygd opp på modulprinsippet Om en bygger på såkalte moduler (modulprinsippet) kan en unngå mye ekstraarbeid med chassiset. En modul inneholder et umontert kretskort, og består av et system med ferdigborede hull eller perforerte plater, som kan bygges sammen til et apparatkabinett.

37

2.14. Figuren viser modulchassisdelene til det apparatkabinett som er omtalt i teksten. Målene er 10 ■ 20 ■ 5 cm.

De fleste apparatkonstruksjonene i denne boken er oppbygd av denne modultypen. Hvis man bestemmer seg for å bygge opp sine konstruksjoner på ulike chassisenheter, kan man spare inn noen kroner ved at man slipper å kjøpe en del av det verktøyet som er beregnet for chassisarbeid. Det en behøver er kun en kjømer, filer av forskjellige slag og boreverktøy for å lage hull i konstruksjo­ nene. Modulchassisenes bunnplate utgjøres av en perforert plate, der 3,2 mm avsettes med 5 mm avstand. Disse hull kan benyttes til fastskruing av større komponenter. Bunnplaten har oppbøyde kanter som front, og bakplate festes til. Se fig 2.13 og 2.14. 38

Kretskort 1

Mutter

Skive

Avstandsstykke

Kretskort 2

b

c

2.15. Kretskortet kan monteres på følgende måter, a. Ved hjelp av av st and ss tykk er, lengde 10 mm med gjennomgående M3-gjengede hull, et aksielt og et radielt 2,5 mm fra den ene enden, b. og c. Med M3-skrue av hensiktsmessig lengde, avstandsrør, skiver og mutter.

Ved hjelp av avstandsstykker av sekskantmessing, som er ferdig gjenget med M-3 gjenger, kan en på det perforerte chassiset montere kretskort, vinkler for kontaktlister m.m. Se fig. 2.15 a. En kan også anvende M-3 skruer av passende lengde, avstands­ stykker og mutrer. Se fig 2.15 b og c.

39

Universalkretskort I modulsystemet inngår et sett mea såkalte universalkort (50’100 mm) med ferdig ledningsmønster som passer for de aller fleste elektroniske småapparater eller funksjonsenheter med transi­ storer eller integrerte kretser. Disse universalkretskort, som be­ handles nærmere i eget kapittel, er brukt for samtlige byggekonstruksjoner i denne bok. Men det er selvsagt intet i veien for at en selv lager et chassis og en dertil egnet print etter egne beregninger, om man tar på seg arbeidet ved å etse sine printplater selv. Mer om dette i neste kapittel.

40

3

Foliekort og monteringsplater

I dette kapittel behandler vi selve monteringsenheten — den enhet som benyttes i alle former for elektronisk apparatur — monteringskretskortet.

For tiden er praktisk talt alle fonner for elektronisk apparatur bygd opp på såkalte kretskort (trykte kretser). Et kretskort består av en isolerende plate der det på den ene siden er anbrakt en meget tynn kobberfolie. Denne har som regel en tykkelse på ca. 0,035 mm. Kobberfolien har så blitt etset ut fra platen, slik at dette utgjør et ledningsmønster. Ledningsmønsteret utgjør det samme som et ordinært ledningsopplegg, mellom de enkelte komponentene. Disse stikkes med ledningstilkoblingene ned mel­ lom de enkelte kobbertilkoblingene, dvs. den siden av folieplaten som har blitt etset ut til et ledningsmønster. Se fig 3.01. I og med at komponentene loddes inn til selve kobberfolien oppnår man en innbyrdes forbindelse mellom de enkelte punktene som ønsket. Det fordelaktige med foliekort er at man automatisk kobler riktig. Hvis en plasserer komponentene med sine koblingstråder i de rette hull, og lodder disse til, sparer man en hel del tankearbeid. Fordelen med foliekort er spesielt merkbar når det gjelder serieproduksjon av elektronisk apparatur. En kan jo fremstille relativt billige foliekort i mer eller mindre automatiserte tilvirk­ ningsprosesser. Videre kan en med kretskort fremstille enhetlige og enkle ledningsfremstillinger i den ferdige apparaturen. Komponentplasseringen på selve foliekortet kan også rasjonaliseres ved hjelp av maskinell utrustning. 41

Folieside

Komponentside

3.01. Foliekort, dels sett fra foliesiden, dels fra komponentsiden. Komponen­ tenes tilkobhngsledninger loddes inn på foliesiden til ledningsmønsteret.

Men selv apparatur som fremstilles i et enkelt eksemplar, f.eks. prototyper og slike eksperimentapparater som bygges opp av amatører, kan med fordel bygges opp ved hjelp av foliekort. Man kan også anvende såkalte universalkretskort av den typen som omtales i kapittelet om verktøy. På universalkretskortet er ledningsmønsteret anbrakt slik at det passer med forskjellige typer elektronisk apparatur som er bygd opp omkring halvledere. Dette er mulig, da nesten all apparatur med halvledere får en karakteris­ tisk oppbygning med en ”plusskinne” og en ”minusskinne” til strømforsyning. Hvis en legger disse strømforsyningsskinner pa­ rallelt på kretskortet, helt i ytterkant av dets lengderetning, kan en plassere de øvrige komponenter mellom disse, uten særlige vansker, f.eks. kollektormotstand, emittermotstand, osv. På denne måte blir plasseringsmønsteret på printplaten bestemt på forhånd, og det blir mulig å utforme et ledningsmønster som krever et minimum av ”overkoblinger”. Samtidig oppnår en maksimal sikkerhet mot kortslutning i ledningsnettet i form av feilkobling. I fig 3.02 har vi ledningsmønsteret for den universalprinttype som anvendes i bokens byggebeskrivelser. I fig 3.03 vises et eksempel på hvordan transistorer og integrerte kretser kan monteres til et slikt universalkretskort.

42

3.02. Her ser vi oppbygningen av den type universalkretskort som er benyttet i bokens byggebeskrivelser. Folieledningene har borede hull — innbyrdes avstand 5 mm. Sammenlikn med fig. 3.03.

En del universalkretskort har ledningsmønsteret trykt med ”screen-trykk” på komponentsiden. På denne måte spares tid, da en slipper å snu kretskortet for hver komponent som koples inn. Med litt øvelse vil en lett kunne bygge et apparat etter skjema, uten å måtte planlegge komponentplasseringen først. Her skal vi ha i erindring at komponentplasseringen på printplaten vil få stor likhet med koblingsskjemaet.

3.03. Ledningsmønsteret til universalkretSkortet i fig. 3.02. Dette er spesielt utformet med tanke på å oppnå maksimal variasjonsmulighet med oppkobling av halvledere, transistorer og integrerte kretser. Selv integrerte kretser - IC, i To. 18 - kapsler - kan tilpasses denne printtype. Men tilledningene må bøyes til på en spesiell måte, se til høyre i figuren.

43

wiMnmiiiE

3.04. Eksempler på typiske eksperimentfoliekort. Til venstre: Foliekort med et antall parallelle folieledninger. Folieledningene kan deles opp i. seksjoner, avhengig av hvilket ledningsmønster en ønsker å oppnå. Til høyre: Foliekort med punktmønster. På dette skjer de ønskede mellomforbindelser ved hjelp av de ytre loddeørene i hver punktseksjon. Kortene er utrustet med sokkeltilkobling. På denne måte oppnår man en servicevennlig kretskortsammensetning.

En annen variant av universalkortene er ”veroboardprinten”, som inneholder et antall parallelle folieledninger med ferdig borede hull med 5 mm avstand for komponentplassering. For å frembringe det ønskede ledningsmønster må en på enkelte punkter foreta en overkobling ved hjelp av en isolert ledning, eller kutte printen over med en skarp kniv. En liknende utforming fins, såkalte eksperimentplater med linjemønster (fig 3.04 til venstre). Det fins også eksperimentplater med punkt-mønster der en utfører mellomkoblinger ved hjelp av ytre forbindelsestråder (ledninger) Se fig 3.04 til høyre. Som leseren sikkert forstår fins det en hel del å velge mellom for den som ønsker å eksperimentere med apparatur oppbygd på foliekort. 44

Monteringsplater I stedet for foliekort kan man — særlig når det gjelder enklere apparater med et lite antall komponenter — anvende isolerte monteringsplater. Se fig 3.05. Monteringsplaten kan anbringes på vegg eller bunnplater på samme måte som vanlige foliekort med gjennomgående loddeører plassert slik at en lett kan lodde komponentene til på den ene siden av platen. En gjør siden koblingsarbeidet på monteringsplatens bakside, der en lett kan utføre det nødvendige ledningsopplegg mellom de ulike loddeørene. Denne form for "ledningsopplegg” erstatter da foliekortets trykte ledningsmønster. På en monteringsplate kan man lett kontrollere ledningsopplegget og - som bedre er — lett endre dette om man vil prøve andre koblingsvarianter.

Koblingstråder

3.05. En monteringsplate kan erstatte kretskortet. Komponentene loddes til sine respektive loddeører, som er forbundet innbyrdes på platens koblingside.

45

3.06. Montering av loddeøret på monteringsplaten. a. Loddeøret inn i det borede hullet. Ved hjelp av en kjørner utvides loddeøret til det får en ”trakt-form”. c. Ved hjelp av en hammer nittes loddeøret fast til platen fra baksiden.

3.07. Hvis en vil forenkle arbeidsrutinen ved montering av loddeørene, kan man la et verksted lage et spesialverktøy i form av en kjørner med spissen utformet som antydet.

46

Loddes

3.08. Til loddeøret loddes både komponenter og koblingstråder. Komponen­ tene plasseres på den ene side og ledningsopplegget på den motsatte. Her ser vi et loddeøre der det er tilkoblet to komponenter A og B, samt to koblingstråder. Koblingstrådene trekkes til slutt, og føres gjennom loddeøret over til komponentsiden, for så å bli loddet på samme side.

Fig 3.06 viser hva slags verktøy som trengs for fastnittingen av de gjennomgående loddeørene. Bor ferdig det ønskede antall hull, plasser ett loddeøre av gangen - her benytter vi oss av et skruehode som underlag. Se fig 3.06 a. Ved hjelp av en kjørner utvider vi loddeøret så langt vi kan. Til slutt benytter vi hammeren og slår loddeøret helt flatt til selve monteringsplaten. Se fig 3.06 b og c.

47

Man kan — om ønskelig — lage et spesialverktøy beregnet for nitting. Se fig 3.07. Med dette verktøyet kjørner og nitter man loddeøret i én og samme arbeidsoperasjon - noe som bidrar til redusert arbeidstid. Siden alle loddeørene er nittet på samme måte, står det igjen å montere komponentene på den siden loddepunktet er. Komponen­ tenes tilledninger stikkes inn i loddeørets loddepunkt, og vi spanderer en halv tørn av denne rundt loddeøret før vi lodder. Slik kan vi gardere oss mot at ledningene kommer til å løsne på et senere tidspunkt. Når et loddepunkt ”løsner” eller ”går opp” på denne måten skyldes dette svært ofte at man har foretatt en tørrlodding, og det har oppstått såkalt vakkelkontakt. Tørrlodding skyldes i første rekke at en har beveget monteringstråden under loddingen mens tinnet fremdeles var flytende. På den måten oppstår en brist i tinnet, som frembringer vakkelkontakt. Til oppkoblingen benyttes plastisolert ledning. Monteringsplater av denne type blir nødvendigvis noe større enn tilsvarende printplater. Noe eksakt forholdstall mellom en monteringsplate og et standard foliekort kan ikke gis, men man bør regne med en forøkelsesfaktor på ca. 50 %. I boken er kretskort med dimensjo­ nen 50’100 mm (5’10 cm) oppgitt som standard for samtlige konstruksjoner. Når en lager monteringsplater av den typen som er vist i fig 3.05 bør en benytte dimensjonene 75’150 mm (7,5’15 cm). Dimensjonene til selve kabinettet må følgelig økes i samme forhold.

48

4

Slik lodder man

Med riktig loddeteknikk kan man unngå kjedelige kaldloddinger og istykkerbrente komponenter. Enten man velger å benytte foliekort eller monteringskort til radiobygging er loddearbeidet en nødvendig og viktig del av oppbyggingen. Derfor bør en fra første stund legge vekt på å lodde riktig. Dermed unngås feil i form av vakkelkontakter. Dårlige tilloddinger oppstår på et senere tidspunkt. Under loddingen oppvarmes loddepunktet. Så tilføres dette tinn i tilstrekkelig mengde. Til radioteknisk apparatur vil en 25-watts loddebolt som regel være stor nok. Se fig 4.01. Fig 4.02 viser hvordan en loddebolt er laget. Selve loddespissen består gjerne av et metall som tåler høytemperatur, og er som regel belagt med et stoff som gjør denne oksydasjonsfri. Ved å benytte en oksydasjonsfri loddespiss blir det lettere å holde denne ren, og tilsvarende enkelt å utføre selve loddearbeidet. Loddespissen er plassert inne i et varmeelement. Dette har form som en spiral, og er anbrakt i et rør. Under lodding lar man det flytende loddetinnet komme til kontaktpunktet, og lar det kjølne. På denne måte har vi dannet en elektrisk ledende forbindelse. Tinnet danner i realiteten like god elektrisk kontakt som de sammenloddede metalldelene, forutsatt at ledderarbeidet er korrekt utført.

Juks ikke med forbindelsene Ofte synes nok amatøren, spesielt i begynnelsen, at det burde være mulig å ”fikse metalliske ledende kontakter” enklere enn hva 4 - Radioteknikk

49

4.01. 25 watts loddebolt. En loddebolt av denne type egner seg bra ved de aller fleste arbeidsoperasjoner man kommer ut for ved radioteknisk hobbybygging.

4.02. 25 watts loddebolt i tverrsnitt. Denne er utstyrt med utskiftbar spiss.

tilfelle egentlig er. At man tvinner to ledninger sammen for å oppnå elektrisk ledende kontakt er slett ikke uvanlig, men noen ideell løsning er det ikke. Før eller senere vil man oppdage at de sammentvinnede ledningene skaper problemer i apparaturen. I en forsterker kan dette gi seg utslag som støy, i form av spraking. I måleinstrumenter viser dette seg som unøyaktige måleresultater. At to forbindelsestråder er i kontakt med hverandre er nemlig ingen garanti for at man skal oppnå en tilstrekkelig god kontaktforbindelse. På grunn av luftens innhold av forurensninger, gasser og andre stoffer, vil metallflater lett få et belegg, i en form for oksydasjon. Kontaktflatene mellom de to vil gjennomgå endringer, og den direkte kontakt kan forsvinne helt. Rystelser må en også være på vakt mot, da disse kan bidra til dårlig kontakt eller brudd — spesielt på steder en har hatt for lav temperatur under loddingen.

Unngå kaldlodding Å tro at man oppnår god loddeforbindelse i og med at man kobler sammen to ledninger ved hjelp av varme og tinn er en alvorlig feil. Den mest alminnelige årsak til at kaldloddinger

50

oppstår er at man har ført ledningene sammen, for så utelukkende å anbringe en ”klatt” med tinn i selve loddepunktet (sammenføringspunktet). Kaldlodding skyldes i første rekke at man har unngått å varme opp selve loddepunktet tilstrekkelig. Dette er ensbetydende med at loddetinnet, som jo er en legering bestående av 40 % tinn og 60 % bly har blitt oppvarmet til smeltepunktet, 230° C, uten at selve loddeflaten har oppnådd riktig temperatur. For at tinnet skal bite seg fast kreves det at både loddeflatene og tinnet er tilstrekkelig oppvarmet. En tørrlodding tåler ingen belastning. Ved den minste belastning ”glipper” festeflatene (kontaktflatene) og forårsaker en usikker kontakt, eventuelt slik at det oppstår totalt brudd. Hemmeligheten med en korrekt lodding er: De flater som loddes skal varmes opp til omtrent samme temperatur som tinnet, før tinnet tilføres loddepunktet. Man skal først varme opp de metalldelene som man ønsker å lodde sammen, — for så å tilføre tinn på de oppvarmede kontaktflatene, og ikke på loddespissen (dette er viktig). Se fig 4.03. Videre er det viktig at de metallflatene som skal loddes sammen har en god metallisk kontakt med hverandre før selve loddingen blir utført.

4.03. Slik skal en loddeoperasjon utføres: a. Loddepunktet oppvarmes, b. Når loddepunktet har vcert oppvarmet noen sekunder, tilføres tinn med harpiks mot kontaktflatene, ikke mot loddekolben. c. Når tinnet har smeltet og dekker loddepunktet, fjernes loddekolbe og tinn. Hvis en blåser på loddepunktet kortes ventetiden til tinnet er kjølnet. Koblingstråden må ikke beveges i denne perioden.

51

4.04. Når en tilledningstråd eller koblingstråd skal loddes til et loddeøre, bør tråden gi en god metallisk kontakt med dette. Tråden bør derfor bøyes en halv tørn rundt øret før loddingen (a). Med et dertil egnet verktøy kan en også presse tråden mot øret, slik at metallisk forbindelse oppnås (b). Man bør søke å holde koblingstråden så rolig som mulig rett etter at loddearbeidet er avsluttet, inntil tinnet er stivnet.

Når en skal lodde en tilledning eller en koblingstråd til et loddeøre, er det lurt å bøye tråden rundt selve loddeøret en halv tørn, som vist på fig 4.04 a. På denne måte får en støttet opp selve koblingspunktet på ett eller flere steder rundt loddeøret. Under selve loddingen kan en trykke tråden mot loddepunktet som vist i fig 4.04 b. Og husk — ikke slipp før loddetinnet har størknet helt.

Loddetinn som flussmiddel En viktig detalj er at man må sørge for å fjerne oksyd, fett og andre forurensende stoff fra loddeflatene før loddingen tar til. Dette skjer enklest ved at man benytter seg av loddetinn med flussmiddel. Loddetinn av denne typen bruker å ha én eller flere kanaler, og disse inneholder harpiks. Se fig 4.05. På denne må­ ten frembringes en avoksydering av metallflatene under selve lod­ dingen. Uer er det viktig å sørge for at tinnet, som jo inneholder harpiks, kommer fram til selve loddeflaten, slik at det kan utføre sin oppgave — å sørge for at avoksydering finner sted. Hvis en lar 52

Kanaler for harpiks

4.05. Man bør andvende loddetinn innsatt med harpiks. Harpiksen av-oksyderer metalloverflatene når tinnet smelter. Dette forenkler loddearbeidet betraktelig.

tinnet smelte på loddebolten (loddespissen) først, vil harpiksen fordampe her. Da er det ingen eller lite harpiks igjen når tinnet kommer fram til selve loddeflaten, og ingen avoksydering vil skje. Det kan i denne sammenheng nevnes at koblingstrådene til elektroniske komponenter, som kondensatorer, motstander m.m. alltid er fortinnede. Dette innebærer en forenkling av innloddingen, samtidig som man etter all sannsynlighet vil oppnå en bedre og sikrere kontakt enn om det motsatte var tilfelle. Tinnbelegget på koblingstrådene smelter under loddingen, og på den måten blir selve kobberflaten på koblingstråden fri for oksyd. Fortinnede ledningstråder trenger derfor ingen form for rengjøring. Lakkisolert tråd, derimot, må skrapes ren for isolasjon før lodding. Plastisolert tråd har vanligvis fortinnede ledere, enten det er enkeltledere eller flertrådige ledere. Derfor vil det som regel være tilstrekkelig å "skrelle” av plastisolasjonen før loddearbeidet tar til. Ytterligere rengjøring av tråden er overflødig.

Vedlikehold av loddespissen Når man går til anskaffelse av en loddebolt bør man kjøpe en med utskiftbar spiss. Samtidig bør man sørge for å ha et par ekstra loddespisser i reserve. Hvis loddespissen er av kobber, kan man lett forme denne til. På denne måte kan man forenkle selve loddeope-

53 •

a)

b)

c)

4.06. Forskjellige typer loddespisser.

rasjonen betraktelig. I fig 4.06 vises tre forskjellige typer av spisser som kan være greie å ha. Fig 4.06 a viser en meiselformet spiss. Denne er fin å bruke når en kobler komponenter til loddepunktet b. Skråslipt loddespiss (c) egner seg spesielt til bruk ved lodding av komponenter til folie eller kretskort. Det fins loddespisser som er forsynt med et tynt sjikt av jern og krom eller nikkel, som ikke oksyderer — såkalt long-life spiss. Denne type loddespisser beholder sin form under hele sin levetid. Long-life spissene har imidlertid ikke like høy varmeoverføringsevne som spisser av kobber. Det kommer av at kobberet har bedre ledningsevne. En må unngå all form for filing av long-life spissene, da dette bidrar til å ødelegge det beskyttende sjiktet denne er innsatt med. En annen ting en må huske er at loddekolben alltid bør være fortinnet, dvs. en bør passe på at loddespissen er overtrukket med et tynt sjikt av tinn. En loddespiss som ikke har blitt fortinnet vil ganske snart få et oksydbelegg. Dette hindrer varmeovergangen fra kolben til loddepunktet, noe som lett kan forårsake kaldloddinger. Før en anbringer tinn på loddespissen bør en passe på at en har absolutt ren overflate på spissen. Med regelmessige mellomrom bør en file spissen ren og pusse over med sandpapir før man tilfører 54

tinn på selve spissen. Loddespissen bruker - til tross for fortinningen - etter en tid å bli overtrukket av en mørk oksydhinne. Da må man tørke denne ren, før så forsiktig å file av oksyderingen. Til slutt sørger vi for å legge på en ny hinne av tinn, som virker beskyttende på spissen.

4.07. Enkelt stativ for loddebolt. 1,5 mm aluminium

4.08. Loddeboltstativ med en berøringsbeskyttelse, for å unngå ”brannulykker”.

55

En loddespiss av kobber vil lett komme til å oksydere inne i selve overgangen mellom varmeelementet og loddespissen. Dette reduserer varmeoverføringen disse i mellom. Det er derfor til sine tider grunn til å ta selve loddespissen ut av elementet, for å fjerne all form for oksydasjon. Dette gjøres med en fin fil, eller sandpapir (smergel).

Loddeboltstativ Loddekolben er et utsatt verktøy så lenge den er varm. Vanligvis har loddespissen en temperatur på omkring 400° C. Derfor er det ganske innlysende at man må ha en spesiell plass for loddebolten, der en kan legge denne fra seg når den ikke er i bruk, uten at det oppstår fare for brann.

i^i'i^1 ^reniV\Ser hvordan en bøyer koblingstråden til de komponenter som skal loddes til det trykte ledningsmønsteret. På denne måten oppnår en god og sikker kontakt mellom koblingstråd og det trykte ledningsmønster i printplaten. Under innloddingen dras komponenten opp fra kretskortets komponentside. På den måten oppnår en god kontakt mellom koblingstråd og joheledning. 6

4-10. En kan også bøye koblingstråden til komponentene inn mot foliekortet slik at de danner en vinkel på 45° mot kretskortet. Under innloddningen dras omponenten opp fra kretskortets komponentside. På denne måte oppnår en kontakt mellom koblingstråd og folieledning.

56

4.11. Ved innlodding av komponenter på foliekort bør en plassere fem komponenter av gangen, for så å lodde disse fast i "en sleng”. Deretter gjentar vi hele arbeidsoperasjonen på nytt, osv.

Fig. 4.07 viser et enkelt stativ for en loddebolt. Se også fig 4.08. Her er det satt på en beskyttelseskappe over selve loddebolten. Siden loddespissen er så varm at den kan brenne hull på klær, bordplater eller andre ting den måtte komme i berøring med, vil det være hensiktsmessig å utforme loddestativet slik at dette blir berøringsbeskyttet. Et stativ som vist i figuren kan lages av en platebit - jern eller aluminium - som bøyes til og skrus fast på en treplate som vist i fig 4.08.

Lodding på foliekort Ved lodding av komponenter på foliekort må en passe på at tilledningene danner god kontakt med folieledningens. Før innloddingen bør en bøye koblingstråden mot folien, slik at man oppnår en forbindelse som vist i fig 4.09. Man bør unngå å bøye komponentens koblingstråd nærmere enn 3 mm fra selve komponentkroppen for å unngå skade på koblingen mellom koblings-

57

tråden og komponentens innmat. En kan også gjøre som vist i fig 4.10. Ved innlodding av komponenter til foliekort bøyer en til komponentens koblingstråder ca. 45° mot kretskortet. På den måten oppnås ekstra støtte under selve loddeoperasjonen. Se for øvrig fig 4.10. Under innloddingen løfter en komponenten fra ”kortef ’ slik at koblingstråden kommer i bend mot foliekortets ledningsmønster. Etter at en er ferdig med loddingen klipper en av den overflødige del av komponentens koblingstråd. Vanligvis bruker en å oppnå et fornuftig arbeidstempo hvis en bøyer til og plasserer fem og fem komponenter av gangen i kretskortet, for så umiddelbart å lodde disse til på foliesiden. Se fig 4.11. Vanligvis er det best å begynne med de minste komponentene først, f.eks. motstander og små signaltransistorer, for så å gå over til de større - kondensatorer og transformatorer, osv. Små komponenter kan

4.12. Er det liten plass på kretskortet, og en er tvunget til å tenke på dette, kan en sette komponenten på høykant, vinkelrett mot foliekortets plan.

Folie

Loddepunkt

4.13. Feilaktig montering (innkobling) av en komponent på et foliekort.

58

monteres vertikalt på kretskortet hvis en har dårlig plass. Se fig 4.12. Fig 4.13 viser hvordan en ikke skal lodde inn en komponent til kretskortet. Her er det tydelig at koblingstrådene til komponen­ ten er kuttet før denne ble satt på plass i kretskortet, og dermed har fått for korte koblingstråder. Sammen likn fig 4.12 og 4.13. Ved lodding på foliekort bør en alltid passe på at loddespissen varmer opp både folieledning og koblingstråd, og at tinnet tilføres loddebolten på en slik måte at det renner fra koblingstråden ned på printplaten og folieledningen. Det kan bemerkes at de fleste foliekort har en beskyttende hinne, bestående av fotoresist. Denne kan se noe skitten ut, men smelter under varmen fra loddebolten. Den underliggende folieflaten er ren og som oftest uten oksydasjonsbelegg. Her fester loddetinnet seg meget godt.

59

5

Frekvens og bølgelengde

Frekvens og bølgelengde er to ord som har nær tilknytning til hverandre, og som benyttes for å beskrive radiobølgenes tallmessige størrelse. De som vil arbeide med radioteknikk må sette seg inn i disse grunnleggende begrep. Når en begynner å arbeide med radio, er bølgelengde og frekvens blandt de begrep man først støter på. Derfor kan det være hensiktsmessig å gjøre nærmere rede for hva disse ord står for. Radiobølgene er en bølgebevegelse som minner meget om den vi kan se mange steder i naturen. Vi kan tenke oss den bølgebevegelsen som vinden frembringer over åpent vann. Vi sitter i en båt — og hører bølgene slå mot dens side. Ved hjelp av en stoppeklokke prøver vi å telle hvor mange bølgeslag vi hører mot båtsiden i løpet av et sekund. Antall bølgeslag pr. sekund er bølgenes frekvens — som jo er antall ”bølgeberg” - eller ”bølgedaler”. Avstanden mellom to bølger topp til topp, se fig 5.01, er bølgebevegelsens bølgelengde. Vår erfaring sier oss at store bølger har større bølgelengde enn små bølger. Litt ettertanke sier oss at bølger med lang bølgelengde må ha lavere frekvens enn bølger med kortere bølgelengde. Vi kan i denne sammenheng forestille oss verdens­ havenes kolossale bølger, med bølgelengder på opptil et titalls meter som ruller inn over strendene. Til sine tider kan en oppleve at en enkelt ”bølgetopp” kommer ”rullende” mot strandkanten i løpet av 10 sekunder, frekvensen blir da 1/10 bølgeberg pr. sek. Om vi senere tenker oss hvordan små bølger fra innsjøer med en bølgelengde på noen få decimeter oppfører seg, finner vi lett ut at slike bølger, om de treffer et fast punkt, oppnår et antall av flere pr. sekund. 60

Bølgelengde

5.01. Figuren viser hvordan toppene på hver bølge og avstanden mellom disse bestemmer bølgelengden. I vann tilsvarer dette avstanden mellom to bølgetopper.

5.02. Når en stein slippes ned på stille vann (overflate) oppstår det en bølgebevegelse. Bevegelsen forplantes i alle retninger fra steinens nedslagssted.

Sammenhengen mellom bølgelengde og frekvens Det er tydeligvis en sammenheng mellom havbølgenes bølgelengde og deres frekvens. Dette kan uttrykkes på følgende måte: Jo lengre bølgelengde, desto lavere frekvens, og jo kortere bølgelengde, desto høyere frekvens. På samme måte er det med radiobølgene. De radiobølgene som stråles ut fra en sender kan oppfattes som en bølgebevegelse tilsvarende den som oppstår rundt en stein som treffer en rolig vannflate med et plask. Se fig 5.02. Omkring steinens nedslagsfelt oppstår det bølger, som sprer seg konsentrisk i alle retninger. Forskjellen består i at radiobølgene stråles kontinuerlig ut fra radiosenderens antenne. Den bølgebeve­ gelse som oppstår etter at en stein bryter en rolig vannflate, opphører derimot etter en tid. Om en tenker seg at den første steinen blir kontinuerlig etterfulgt av andre steiner, og disse faller ned på nøyaktig samme punkt, vil bølgebevegelsen bli opprettholdt. Likheten mellom 61

radiobølgene og bølgebevegelsen i vann blir praktisk talt fullsten­ dig. På samme måte som ringene i vannet sprer seg utover fra nedslagsfeltet, sprer radiobølgene seg ut fra senderantennen. Men radiobølgenes hastighet er så uendelig mye større. I rommet beveger radiobølgene seg med en hastighet tilsvarende lysets, dvs. 300 000 km pr. sekund. Vannbølgenes frekvens angis - som vi har sett - i det antall bølger som passerer et fast punkt pr. sekund. Se fig 5.03. Det samme gjelder for radiobølgenes frekvens, som oppgis i antall ”radiobølgetopper” som passerer f.eks. en radioantenne, fig. 5.04. Når det gjelder de virkelig ”raske” radiobølgene, arbeider en med frekvenser som regnes i tusentalls eller milliontalls bølger pr. sekund. For radiobølger oppgir en frekvensen i perioder pr. sekund, da dette er enklere enn å anvende bølger pr. sekund — noe vi vil oppdage etter hvert. Mellom radiobølgenes bølgelengde og frekvens er det en sammenheng, og denne er konstant. En bestemt bølgelengde tilsvarer en bestemt frekvens og omvendt. Når en skal angi radiobølgenes størrelsesforhold, kan en enten oppgi bølgelengden eller frekvensen. Begge deler gjør samme nytten.

5.03. Når en hurtig bølgebevegelse passerer et fast punkt A, kan en ved å telle antall bølgeberg som passerer pr. sekund beregne bølgebevegelsens frekvens. Antall bølger som passerer pr. sekund er frekvensen. Her regnes bølgene fra topp til topp som vist i fig. 5.01.

62

5.04. Fra senderantennen kommer radio signalene som forårsaker "bølgebevegelse i eteren”. Radiobølgene beveger seg utover i alle retninger fra antennen, på akkurat samme måte som når ringene sprer seg i vannet. Se fig. 5.02.

5.05. I mottakerantennen oppfanges de innfallende radiobølgene som en vekselstrøm. Dvs. en strøm som stadig forandrer retning. Et ”bølgetog” frembringer en strøm i én retning, og en bølgedal med en annen strøm i motsatt retning.

Mange har sikkert spurt seg selv: Hva er det som gjør det mulig å skille radiostasjonene fra hverandre? Dette kommer av at de forskjellige sendere arbeider på ulike frekvenser — som jo er det samme som forskjellige bølgelengder. I radioens barndom brukte en som regel å oppgi senderens bølge­ lengde for å beskrive de utsendte radiobølgene. Etter hvert har en gått over til å anvende begrepet frekvens. Grunnen til dette er at når radiobølgene fra én sender kommer fram til en mottakeran63

tenne, frembringes det en strøm som veksler (varierer) i takt med radiobølgene som passerer antennen. En bølgetopp som passerer antennen frembringer en strøm i én retning, og en bølgedal frembringer en strøm i motsatt retning, - dermed har vi fått vekselstrøm i antennen. Se fig 5.05. Vekselstrømmen i antennen får følgelig samme frekvens som den frekvens radiobølgene har. Det er denne vekselstrømmen vi forsterker i mottakerapparatet. Når en steller med utstyr som inngår i en radiomottaker har begrepet bølgelengde mindre interesse. Det er frekvensen til den oppfangede vekselstrøm vi får via antennen som har betydning i forskjellige forbindelser, og ikke bølgelengden hos de radiobølgene som har frembrakt denne vekselstrøm. Når det gjelder beregning av antenner og deres dimensjoner, er det derimot praktisk å benytte seg av bølgelengden, da det er denne som bestemmer antennens dimensjon i meter.

Kiloperioder og megaperioder pr. sekund Vanligvis oppgis bølgelengden i meter. Radiobølgenes frekvens regnes derimot i perioder pr. sekund. Siden radiobølgene har så høy frekvens har en innført måleenheten kiloperioder pr. sekund, med dette menes 1000 perioder pr. sekund (sammenlikn med enhetene kilogram = 1000 gram, kilometer = 1000 meter).

Eksempel 1,45 kiloperioder pr. sekund = 1450 perioder pr. sekund 0,15 kiloperioder pr. sekund = 150 perioder pr. sekund 174 kiloperioder pr. sekund = 174000 perioder pr. sekund Ved høyere frekvenser benytter en seg av enheten megaperioder pr. sekund. 1 megaperiode = 1000 kiloperioder pr. sekund, som igjen er lik 1 000 000 perioder pr. sekund. 15 megaperioder pr. sekund tilsvarer altså 15 000 kiloperioder pr. sekund, eller 15 000 000 perioder pr. sekund.

64

Kilohertz. Megahertz En har standardisert uttrykksmåten for frekvens, og benytter enheten hertz etter den tyske fysikeren Heinrich Hertz. Han var den første som eksperimentelt påviste radiobølgenes eksistens. Enheten hertz forkortes Hz. 150 Hz tilsvarer 150 perioder pr. sekund. En benytter tilsvarende uttrykk som kilohertz = KHz = 1000 Hz, og MHz = 1 000 kilohertz = 1 000 000 Hz.

Disse grunnenhetene må vi lære oss: 1 periode pr. sekund = 1 Hz 1000 perioder pr. sekund = 1000 Hz = 1 KHz 1000 kiloperioder pr. sekund = 1000 kHz = 1 000 000 Hz = 1 MHz

Regler for omregning av bølgelengde til frekvens I frekvens i KHz = 30000Q--------------bølgelengden i meter II bølgelengde i meter = 300 000--------frekvens i KHz III frekvens i MHz =3QQ-------------------bølgelengder i meter

IV bølgelengde i meter =

-------------frekvens i MHz

Frekvens

Bølgengde

Frekvens

Bølgelengde

30 KHz 100 KHz 300 KHz 1 MHz 3 MHz 10 MHz 100 MHz 300 MHz

10 000 m 3 000 m 1 000 m 300 m 100 m 30 m 3m 1 m

10 MHz 30 MHz 100 MHz 300 MHz 1000 MHz

30 m 10 m 3m 1 m 0,3 m

5.06. Forbindelsen mellom frekvens og bølgelengde.

5 - Radioteknikk

65

Lang-, mellom- og kortbølge Med en radiomottaker kan en motta vanlig kringkasting på lang-, mellom- og kortbølge. Langbølgen omfatter radiospekteret fra 150—450 KHz, dvs. 670—2000 m. Mellombølgen omfatter 500-1600 KHz, dvs. 190-600 m. Dagens radioapparater er som oftest også beregnet for mottaking av kortbølge og FM (UKW ”Ultra kurtz wellen”, Ultra korte bølger) båndene i tillegg til de to førstnevnte bølgebånd. Kortbølgeområdet omfatter bølgelengder mellom 10-100 m, tilsvarende 3-30 MHz. Området mellom lang og mellombølge 600-670 m (450-500 KHz) samt området mellom mellombølge og kortbølge-båndet 190-100 m (1600-3000 KHz) er reservert for spesialtjenester. Kortbølgen er vel det frekvensbånd som vekker størst interesse, og da spesielt for den eksperimenterende radioamatør. På kortbøl­ gen kan en lytte til høyst forskjellige radiosendinger — alt fra radioamatører til faste radiotjenester. Her kan vi lytte til radio­ amatørene på deres ”eget språk”, følge med mens disse eksperi­ menterer, og registrere hvor vidt mottakermulighetene endres avhengig av hva som blir gjort av sender og mottaker, for så plutselig å oppdage at en blir revet med i dette - uten å ane hvor det bærer hen. For øvrig fins det reserverte bånd for telegrafi og telefoni, beregnet på kystradio og flynavigasjon m.m. Spenningen med kortbølgelytting er garantert, da radiobølgene ved disse frekvensene har meget stor rekkevidde. På denne måte kan en oppnå å få inn meget fjerne stasjoner, og dette behøver slett ikke å koste noen formue. En radiosender alternativt radiomottaker kan lages ved hjelp av svært enkle midler — nok et moment å ta hensyn til når en skal sette i gang! Ved bølgelengder omkring Hm (27 MHz) er det avsatt et frekvensbånd beregnet til radiostyring av modellbåter, modellfly og det såkalte privat-radiobåndet, der en kan benytte private mottaker/sender anlegg, såkalte walkie-talkies.

66

Ultrakortbølge VHF og UHF Med ultrakortbølge menes radiobølger med bølgelengder kortere enn ca. 10 m dvs. høyere frekvens enn 30 MHz. Ultrakortbølger mellom 30-300 MHz benevnes ofte som VHF (very high frequency). På VHF finnes blant annet bånd for vanlig frekvensmodulert lydradio. Fjernsynet ligger også innen VHF-båndet kanal 1 — 11. De frekvensmodulerte lydradiosenderne arbeider på bølge­ lengder mellom 3,0-3,5 m (88-100 MHz). Fjernsynet, derimot, sender på bølgelengder mellom 4,5—6 m (47—68 MHz) og 1,0—1,5 m tilsvarende 174—223 MHz. På UHF (ultra high frequency) har fjernsynet frekvensplass i området 470—854 MHz, tilsvarende kanal 21—68. På VHF-båndet er det avsatt frekvensplass for amatører i området 144-146 MHz. Fast og bevegelig radiotrafikk over korte distanser til lands, til sjøs og i luften skier på båndene 28—41. 68-87,5, 100-108, 117,975-144, 146-174 MHz og 235-470 MHz. Flynavigering skjer i frekvensområdet 108—117,975 MHz og 216—235 MHz. Kommunikasjon ved romfart skjer på frekvensene 30, 40, 148,25, 150, 154,20 MHz, samt innen frekvensbåndene 136-138, 143,60-143,69, 183,10-184,10 og 267-273 MHz.

67

6

Motstander

Motstander benyttes mye innen elektronikken, sammen med kondensatorer og induksjonspoler utgjør de grunnstenene som en konsentrerer oppbyggingen av radiokonstruksjoner på. Motstander produseres i forskjellige utførelser, dels i fast og dels i variabel utførelse. Når det gjelder motstander i fast utførelse skiller vi mellom stavmotstander (sjiktmotstander) og trådviklede motstander. Karakteristisk for motstander er at de ikke påvirkes av retningen til den strøm som passerer gjennom dem.

Motstand Når en elektrisk strøm passerer gjennom en motstand, vil det i motstandens materiale oppstå en form for ”elektrisk friksjon”. Den energi som går tapt på grunn av denne friksjonen omdannes til varme. Jo større verdi motstanden har og jo kraftigere strøm som passerer motstanden - desto varmere blir denne. Motstandsverdien (resistansen) måles i ohm (f2), kiloohm forkortes kQ, og megaohm forkortes Mohm eller MD. Følgende sammenheng gjelder mellom de ulike måleenhetene:

1 Mohm = 1000 kohm = 1 000 000 ohm

Stavmotstander En stavmotstand består i prinsippet av en isolerende hylse, på hvilket det anbringes et sjikt av motstandsmateriale, karbonsjikt eller metalloksyd, som gir stavmotstanden en bestemt verdi, fig 68

6.0 1 a og b. Det fins også stavmotstander i form av massive karbonstaver med et tilleggsmiddel, såkalte karbonmotstander. Se fig 6.01 c. Stavmotstander produseres i en rekke forskjellige standardverdier. De vanligste og mest anvendte motstandsverdiene produseres med en ± 20 % toleranseverdi (E-6 serien). Se oppgitte verdier i tabell 6.02. Videre fms det motstandsverdier med 10 % toleranse (E-12 serien). Se tabell 6.03. Det fms også motstander med toleranse-verdier med 5 % (E-12 serien) — helt ned til 1 % toleranse. Stavmotstander produseres for 1/4, 1/2, 1 eller 2 watts (W) belastning. Som regel benytter en seg. av 1/2 eller 1/4 W motstander. I spesielle tilfelle må en benytte seg av motstander beregnet for større effektverdier, noe som vanligvis oppgis i prinsippskjemaet eller i stykklisten. Når en unnlater å oppgi wattverdien i prinsippskjemaet, kan en gå ut fra at denne skal være på 1/2 watt. I fig 6.04 ser vi hvordan vi skjematisk tegner symbolet for en motstand skjematisk (Ri, R12 osv.), og hvordan motstandsverdien oppgis.

Resistivt sjikt

Keramisk rør

Resistivt sjikt \ Keramisk rør

Karbonmasse

w/////w\

/ Kontakthylse / Beskyttende lakksjikt

Kontakthylse

6.0 1. Et utvalg av forskjellige stavmotstander. a. Sjiktmotstand på keramisk rør, med koblingstrådene loddet til metallhetter som presses over rørets ender. b. Sjiktmotstand på keramisk rør. c. Massemotstand med koblingstråder innbakt i selve massen.

69

10 15 22 33 47 68

ohm ” ” ” ” ”

100 150 220 330 470 680

ohm ” ” ” ” ”

1 kohm 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8 99 99

99 99

99

10 kohm 15 ” 22 ” 33 ” 47 ” 68 ”

100 kohm 150 ” 220 ” 330 ” 470 ” 680 ”

6.02. Standardstørrelsene i E-6 serien for stavmotstander med 20 % toleranse. 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82

ohm ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ”

100 120 150 180 220 270 330 390 470 560 680 820

ohm ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ”

1,0 kohm 1,2 ” 1,5 ” 1,8 ” 2,2 ” 2,7 ” 3,3 ” 3,9 ” 4,7 ” 5,6 ” 6,8 ” 8,2 ”

10 kohm 12 ” 15 ” 18 ” 22 ” 27 ” 33 ” 39 ” 47 ” 56 ” 68 ” 82 ”

100 kohm 120 ” 150 ” 180 ” 220 ” 270 ” 330 ” 390 ” 470 ” 560 ” 680 ” 820 ”

6.03. Standardstørrelsene i E-12 senen for stavmotstander med 10 % toleranse.

Ri__ 47

R103 1M

6.04. Symbolikken for en motstand. Nederst ser vi hvordan en forsyner de forskjellige motstandsymboler med betegnelsen R1-R12 og R103, og hvordan en oppgir verdien på disse i ohm.

70

Radioteknikkens multiplikasjonstabell: Fargekoden for stavmotstander Stavmotstander er som regel merket ved hjelp av fargeringer, etter et bestemt system. Fig 6.05 og 6.06. De brukte fargene er de vanlige spektralfargene. Disse representeres ved rødt, gult, blått og grått, og står for tallene 2,4,6 og 8. De ulike tallene, derimot, blir representert ved sort, brunt, oransje, grønt, fiolett og hvitt, som står for 0,1,3,5,7 og 9. Se for øvrig tabell 6.07 og 6.08.

6.05. Eksempel på stavmotstander merket med fargekode. Her er vist tre forskjellige effektverdier — wattverdier.

3. siffer 2. siffer 1. siffer Toleranse (unøyaktighet i %)

Antall nuller

6.06. Forskjellige system for fargemerking av motstander. Øverst fargemerking av motstand for ±20, ±10 og ±5 % toleranse. Nederst fargemerking av presisjonsmotstander med ±2 og ±1 % toleranse.

71

Det praktiske med de fargemerkede stavmotstandene er at vi på en enkel måte kan avlese en motstandsverdi når denne er innkoblet i en oppstilling — og uten at vi behøver å vri på denne. Siffer og antall nuller

Sort Brun Rød Oransje Gul Grønn Blå Fiolett Grå Hvit

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Toleranse Ingen farge Sølv Gull Rød Brun

±20% ± 10% ±5% ±2% ± 1 %

6.07. Fargekoden for stavmotstander

brun—sort—sort brun—grønn—sort rød—rød—sort oransje—oransje—sort gul—fiolett—sort blå—grå—sort

10 15 22 33 47 68

ohm ohm ohm ohm ohm ohm

1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8

kohm kohm kohm kohm kohm kohm

100 150 220 330 470 680

kohm brun—sort—gul kohm brun—grønn—gul kohm rød—rød—gul kohm oransje—oransje—gul kohm gul—fiolett—gul kohm blå—grå—gul

brun—sort—rød brun—grønn—rød rød—rød—rød oransje—oransje—rød gul—fiolett—rød blå—grå—rød

100 150 220 330 470 680

ohm brun—sort—brun ohm brun—grønn—brun ohm rød—rød—brun ohm oransje—oransje—brun ohm gul—fiolett—brun ohm blå—grå—brun

10 kohm 15 kohm 22 kohm 33 kohm 47 kohm 68 kohm 1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8

brun—sort—oransje brun—grønn—oransje rød—rød—oransje oransje—oransje—oransje gul—fiolett—oransje blå—grå—oransje

Mohm brun—sort—grønn Mohm brun—grønn—grønn Mohm rød—rød—grønn Mohm oransje—oransje—grønn Mohm gul—fiolett—grønn Mohm blå—grå—grønn

6.08. Fargemerkingen for de vanligste stavmotstandene med 20 % toleranse.

72

Trådviklede motstander En trådviklet motstand består av en tynn tråd, vanligvis konstantantråd eller tilsvarende trådtype med høy motstandsverdi, oppviklet på et isolerende underlag. Se fig 6.09. Tilsvarende trådviklede motstander produseres med verdier fra noen få ohm opptil flere hundre kohm. Disse tåler høyere effekt enn vanlige stav — kull- og sjiktmotstander, og benyttes i strømkretser der det er stort effektforbruk. Vi kan imidlertid ikke uten videre benytte denne motstandstypen overalt. Spesielt må vi ta hensyn til dette i kretser der vi arbeider med høye frekvenser. Dette på grunn av motstandstråden som er oppviklet. Den oppviklede motstandstråden vil kunne fungere som induktivitet, og dermed virke som en spole (svingekrets). Vekselstrømsmotstanden eller impedansen blir da en helt annen enn den var for likestrøm. Se kapittelet om induksjonsspoler. Trådviklede motstander produseres i effektverdiene 2,5,10,25, 50 og opptil 100 W belastning.

Emaljesjikt

Motstandstråd Keramikkrør Kontakthy Ise

Loddepunkt Emaljesjikt

6.09. Trådviklede motstander. Til høyre i bildet vises en trådviklet motstand med variabelt uttak. Denne kan anvendes som en trådviklet, variabel motstand, eller som en spenningsdeler.

1 Hele spenningen

I Kortsluttet del il i n\ Virksom del J----------- 1-rJ — Delspenningen

i____ _____L_ 6.10. a. Prinsippet for en spenningsdeler. b. En spenningsdeler kan også anvendes som en variabel motstand.

Spenningsdelere Ofte forsynes trådviklede motstander med et regulerbart uttak, (fig 6.09 b) som danner kontakt med den oppviklede motstandstråden. Dermed har vi fått en såkalt spenningsdeler. Ved hjelp av en spenningsdeler kan vi over endel av motstanden ta ut en variabel spenning, som vist i fig 6.10. Spenningsdelerens resistans (motstandsverdi) bestemmer hvor stor delspenning vi kan ta ut. Dette avhenger av hvor mange tørn av motstandstråden som kommer med i strømkretsen.

Potensiometer Potensiometeret er en spenningsdeler. Denne består av tre uttak. Karbonpotensiometeret er oppbygd omkring en karbonbane, som vist i fig 6.11 og 6.12. Armen beveges ved hjelp av en potensiometerakse. På denne måte kan en velge mellom lave eller store spenninger/strømmer. Karbonpotensiometeret anvendes svært ofte som volumkontroll, for på denne måten å forsyne en transistors basis (se kapittelet om forsterkning av signaler) med en mer eller mindre del av en signalspenning, som tilføres mellom potensiometerets ytteruttak. Se fig 6.12. I logaritmiske potensiometere er karbonbanen utformet på en slik måte at den uttatte delspenningen ikke øker lineært men logaritmisk når potensiometeraksen dreies. Ved bruk av et logaritmisk potensiometer som spenningsdeler vil en bestemt 74

6.11. Til venstre: Skjematisk skisse over et potensiometers oppbygning. Til høyre: Prinsippskjemaet for potensiometeret. a, b og c er potensiometerets koblingspunkter.

Karbonbane

b

6.12. Et karbonpotensiometers oppbygning.

vridningsvinkel alltid tilsvare en viss relativ ”utspenning” (30° vridningsvinkel tilsvarer en fordobling, eller en halvering av spenningen). Se fig 6.13. Ulike potensiometertyper anvendes ofte som volumkontroll i lydforsterkere og radioapparater. Trådviklede potensiometre er i prinsippet oppbygd på samme måte som karbonpotensiometrene, men har en motstandsbane bestående av et isolerende materiale. På dette er det oppviklet en motstandstråd. Se fig 6.14. 75

Trimmepotensiometre, fig 6.15, er små miniatyrpotensiometre. Disse benyttes der en vil ha et potensiometer med en variabel resistans som en kan innstille ved hjelp av et lite skrujern. Trimmepotensiometre kan også benyttes som innstillbare spenningsdelere. Maksimalt tillatt belastning på et trimmepotensiometer er som regel begrenset til 1/2 eller 1 W.

kelens innstilling for potensiometeraksen. Kurve A viser motstandsvariasjonen pr. vinkelvariasjon for et lineært potensiometer. Kurve B viser motstandsvaria­ sjonen pr. vinkelvariasjon for et logaritmisk potensiometer. Motstanden R angis i prosent av motstandsbanens resistans.

76

Motstandstråd

6.14. I et trådviklet variabelt potensiometer består motstandsbanen av en oppviklet motstandstråd, som det variable uttakspunktet (c) utgjør en kontakt mot. Variabelt uttak

Karbonbane

Pertinaksplate

Spor til skrutrekker

6.15. Trimmepotensiometrene har en motstandsbane av karbonmasse, en såkalt karbonbane. Potensiometerets bevegelige arm stilles inn ved hjelp av en skrutrekker.

Ohms lov Når det går en strøm igjennom en motstand, oppstår det et spenningsfall over motstanden. Spenningsfallet oppgis på samme måte som for et batteri, nemlig i volt (V). Spenningsfallet kan måles ved hjelp av et voltmeter, fig 6.16. Det er et bestemt forhold

77

mellom den strømmen som flyter gjennom motstanden, motstan­ dens resistans og spenningsfallet over motstanden. Dette forholdet kaller vi Ohms lov (se fig 6.17) som lyder:

spenningsfallet i volt = strømmen i milliampere x resistansen i kohm. Man kan også formulere Ohms lov på følgende måte:

spenningsfallet i volt = strømmen i ampere x resistansen i ohm.

Strømmen kan måles i ampere (forkortes A), i milliampere (forkortes mA) eller i mikroampere (forkortes mA). Følgende forbindelse gjelder mellom disse):

1 ampere = 1000 mA = 1 000 000 pA. 1,15 A = 1150 mA, 0,65 mA = 650 nA osv. Spenningen kan måles i volt, (forkortes V) i millivolt (forkortes mV) eller i mikrovolt (forkortes juV). Mellom disse har vi følgende sammenheng:

1 V = 1000 mV = 1 000 000 AiV 0,55 V = 550 mV, 1,45 mV = 1450 mV

Amperemeter \~Z måler strøm (I)

Voltmeter, måler spenning (V)

Motstand (R)

U=I*R

6.16. Ohms lov.

78

Ix

U

=

V V V

= Ax = mA x = uA x

R ohm kohm Mohm

$

6.17. Ohms lov kan skrives på flere måter, avhengig om man skal beregne strøm (I) spenning (U) eller motstand (R) i en strømkrets.

Enheten for motstand er ohm, og skrives gjeme ff. Ved større tallverdier benytter en seg av forkortelsene kiloohm ogmegaohm. Disse skrives henholdsvis som Kff (kiloohm = 1000 ff) og Mff (megaohm = 1 000 000 ff.) Mellom disse tre enhetene har vi følgende sammenheng:

1 Mohm = 1000 kohm = 1 000 000 ohm 0,56 Mff =560 kohm, 56 ff = 0,056 kohm. Eksempel a. Vi har en motstand med en resistans på IKff (R). Gjennom denne flyter en strøm på 10 mA (I). Hvor stort spenningsfall har vi over motstanden?

79

Ifølge ohms lov har vi:

1/ = Æ • / = 1 • 10 = 10 V (U = spenning, R = resistans (motstandsverdi), i = strømstyrke)

Resistans

Motstandstype

Stavmotstand 1/4 W 1/2 W

1 W

2W

Trådviklet motstand 10 W 50 W 100 w

50 42 35 28 23 20

72 60 49 40 32 27

100 84 70 56 46 40

144 120 98 80 64 54

320 260 220 180 150 120

720 600 490 400 320 270

1 000 840 700 560 460 400

1 kohm 1,5 ” 2,2 ” 3,3 ” 4,7 ” 6,8 ”

16 13 11 9 7,5 6,2

22 19 15 13 10 9

32 26 22 18 15 12

44 38 30 26 20 18

100 84 70 56 46 40

220 190 150 130 100 90

320 260 220 180 150 120

10 kohm 15 ” 22 ” 33 ” 47 ” 68 ”

5 4,2 3,5 2,8 2,3 2

7,2 6,0 4,9 4,0 3,2 2,7

10 8,4 7,0 5,6 4,6 4,0

14,4 12 9,8 8,0 6,4 5,4

32 26 22 18 15 12

72 60 49 40 32 27

100 84 70 56 46 40

100 kohm 150 ” 220 ” 330 ” 470 ” 680 ”

1,6 1,3 1,1 0,9 0,75 0,62

2,2 1,9 1,5 1,3 1,0 0,9

3,2 2,6 2,2 1,8 1,5 1,2

4,4 3,8 3,0 2,6 2,0 1,8

10 8,4 7,0 5,6 4,6 4,0

22 19 15 13 10 9

32 26 22 18 15 12

1 Mohm

0,5

0,72

1,0

1,44

—

—

—

100 150 220 330 470 680

ohm ” ” ” ” ”

6.18. Tabellen viser en oversikt over den maksimalt tillatte strøm i milliampere (mA) gjennom forskjellige motstandstyper ved noen vanlige resistanser.

80

b. Over en motstand på 47 H kan vi måle et spenningsfall på 9,4 V. Hvor stor er strømmen som flyter igjennom denne? Ifølge Ohms lov har vi: U - R I, dvs. 9,4 = 47 R, dvs. R = 9,4 : 47 = 0,2 A = 200 mA

c. Over en motstand på 1 Mohm = 1000 W legges det en spenning på 100 V. Hvor stor strøm går det gjennom motstanden?

Ifølge ohms lov har vi: U = R- I, dvs. 100=7- 1000, dvs. 1= 100 : 1000 = 0,1 mA

Tillatt belastning for ulike motstandstyper I begynnelsen av kapittelet var vi inne på hvordan en motstand oppvarmes p.g.a. elektrisk strømgjennomgang. Denne oppvar­ mingen blir sterkere jo kraftigere strømstyrken er og jo høyere resistansen er. Om en motstand oppvarmes for meget, kan den skades. En må derfor sørge for at man anvender en motstand med en resistans som gjør at den tåler den belastning den blir utsatt for. Den tillatte belastning oppgis i effektenheten watt (W). I tabell 6.18 er det gitt en oversikt over hvilke strømverdier en kan tillate i motstander av forskjellige typer, stavmotstander for 1/4 W, 1/2 W. 1W og 2 W, samt trådviklede motstandsverdier for dimensjonene 10 W, 50 W og 100 W.

R = Ri +R2

_ Ri x R; " Ri * R2

6.19. Ved serie- eller parallellkobling av motstander kan en få fram nye resistanser. Formlene i figuren angir hvordan en beregner den resulterende motstanden R.

- Radioteknikk

81

Serie- eller parallellkobling av motstander Ved eksperimentelle koblingsoppstillinger opplever vi ofte at man trenger en motstand med en utilgjengelig komponentverdi. Dette kan skyldes at verdien ikke er standard type, eller at vi rett og slett ikke har denne i ”lager-beholdningen”. I slike tilfelle behøver en slett ikke å fortvile. En kan nemlig ved å serie- eller parallellkoble, eller ved en kombinasjon av disse, få fram nye resistanser (motstandsverdier): Ved seriekobling av motstander vil den resulterende verdien av disse tilsvare summen av begge. Se fig 6.19 a.

Eksempel

Hvis en seriekobler en motstand på 220 ohm med en på 330 ohm så får en

+7^2 = 220+ 330 = 550 ohm

Ved paralellkobling kan en også få fram nye resistanser. Den nye verdien for to parallellkoblede motstander Rj og R2 beregnes ved hjelp av formelen): R\ Ri R\ +r2 Sammenlikn med fig 6.19 b. Til sine tider kan det vise seg å være vrient å beregne den totale verdien av to parallellkoblede motstander. Derfor har en laget tabeller som viser den resulterende verdien for stand ard verdiene 1-680 kl. Se tabell 6.20 og 6.21.

Eksempel

Hvilken resistans får vi om vi parallellkobler 33 kohm (Ri) med 68 kohm (R^E 82

Vi går inn i tabell 6.20, og finner R j-verdien (33). Fra denne følger vi den vertikale tallrekken under til vi finner tallet ut for R 2 Ri

r2

1

1,5

2,2

3,3

4,7

6,8

10

15

22

33

47

68

1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8 10 15 22 33 47 68

0,50 0,60 0,69 0,77 0,83 0,87 0,91 0,93 0,95 0,97 0,98 0,99

0,60 0,75 0,89 1,03 1,14 1,22 1,30 1,36 1,40 1,43 1,45 1,46

0,69 0,89 1,10 1,32 1,50 1,66 1,82 1,92 2,00 2,06 2,10 2,13

0,77 1,03 1,32 1,65 1,94 2,22 2,48 2,70 2,87 3,00 3,08 3,14

0,83 1,14 1,50 1,94 2,35 2,78 3,20 3,58 3,87 4,12 4,27 4,39

0,87 1,22 1,66 2,22 2,78 3,40 4,05 4,68 5,19 5,64 5,94 6,18

0,91 1,30 1,82 2,48 3,20 4,05 5,0 6,0 6,9 7,7 8,3 8,7

0,93 1,36 1,92 2,70 3,58 4,68 6,0 7,50 8,90 10,3 11,4 12,2

0,95 1,40 2,00 2,87 3,87 5,19 6,9 8,9 11,0 13,2 15,0 16,6

0,97 1,43 2,06 3,00 4,12 5,64 7,7 10,3 13,2 16,5 19,4 22,2

0,98 1,45 2,10 3,08 4,27 5,94 8,3 11,4 15,0 19,4 23,5 27,8

0,99 1,46 2,13 3,14 4,39 6,18 8,7 12,2 16,6 22,2 27,8 34,0

6.20. Den resulterende motstand ved parallellkobling av to motstander R] og R2 med resistanser mellom 1 og 100 & (kohm, Mohm).

Rl

r2

10

15

22

33

47

68

100

150

220

330 470

680

10 15 22 33 47 68 100 150 220 330 470 680

5,0 6,0 6,9 7,7 8,3 8,7 9,1 9,3 9,5 9,7 9,8 9,9

6,0 7,5 8,9 10,3 11,4 12,2 13,0 13,6 14,0 14,3 14,5 14,6

6,9 8,9 11,0 13,2 15,0 16,6 18,2 19,2 20,0 20,6 21,0 21,3

7,7 10,3 13,2 16,5 19,4 22,2 24,8 27,0 28,7 30,0 30,8 31,4

8,3 H,4 15,0 19,4 23,5 27,8 32,0 35,8 38,7 41,2 42,7 43,9

8,7 12,2 16,6 22,2 27,8 34,0 40,5 46,8 51,9 56,4 59,4 61,8

9,1 13,0 18,2 24,8 32,0 40,5 50 60 69 77 83 87

9,3 13,6 19,2 27,0 35,8 46,8 60 75 89 103 114 122

9,5 14,0 20,0 28,7 38,7 51,9 69 89 110 132 150 166

9,7 14,3 20,6 30,0 41,2 56,4 77 103 132 165 194 222

9,9 14,6 21,3 31,4 43,9 61,8 87 122 166 222 278 340

9,8 14,5 21,0 30,8 42,7 59,4 83 114 150 194 235 278

6.21. Den resulterende motstand ved parallellkobling av to motstander R] og R2 oied resistanser mellom 10 og 1000 £2 (kohm, Mohm).

83

10 mA

3 kohm

Batteri

6.22. Eksempel på hvordan man^benytter en motstand i serie med et batteri, for pa denne måten å oppnå en lavere spenning. Spenningsfallet over motstanden subtraheres fra batteriets spenning.

(68). Dette er 22,2. Siden R । og R2 begge er oppgitt i kiloohm blir svaret følgelig også i kiloohm. RrR2 . 33'68 = «i+Å2 33 + 68

’

Med andre ord 22,2 kiloohm er den motstandsverdien vi får når vi parallellkopler Rj = 68 kfi med R2 = 33 kf2.

Hva benyttes motstander til Hva benytter vi motstander til i et radioapparat? Her er det i første rekke spenningsfallet over motstanden vi vil søke å oppnå. Om en for eksempel vil senke spenningen fra en strømkilde til en lavere verdi, lar en strømmen fra batteriet passere gjennom en motstand. Spenningsfallet over motstanden subtraheres da i fra batteriets totale spenning. Se fig 6.22. Om vi ønsker å forandre de strømvariasjonene som oppnås i en transistor til tilsvarende spenningsvariasjoner, lar vi den for­ sterkede strømmen gjennom transistoren passere en stavmotstand, for så å utnytte det vekslende spenningsfallet over motstanden.

84

7

Kondensatorer

En kondensator består i prinsippet av to ”belegg”, det være seg i form av metallplater eller folie. Disse er skilt fra hverandre med et isolerende mellomlegg (fig 7.01). På grunn av det isolerende sjiktet sperrer kondensatoren for likestrøm. Vekselstrøm derimot slipper igjennom, og det vil mellom kondensatorens to sider dannes en ladning. Denne kommer til å pendle mellom disse. Jo høyere frekvens vekselstrømmen har, desto mindre ladning kreves det for å transportere en bestemt strøm gjennom kondensatoren.

Kapasitans Kapasitans (kapasitet) er den måleenhet vi bruker for å angi ladningen som en kondensator kan utnytte for å overføre vekselstrøm. Jo større kondensatorens flater er og jo nærmere disse står plassert i forhold til hverandre, desto større kapasitans. I denne forbindelse kan det nevnes at det alltid vil finnes en viss kapasitans mellom nærliggende metallgjenstander, ledninger og komponenter, og denne vil økes etter hvert som gjenstandene flyttes mot hverandre. En kondensators kapasitans måles i enheten mikrofarad (/iF). Vi har også måleenhetene nanofarad (nF) og pikofarad (pF). Sammenhengen mellom disse er:

IgF = 1000 nF = 1 000 000 pF 0,56 pF er altså 560 nF og 1470 pF = 1,47 nF.

85

7.0 1. En kondensators prinsipielle oppbygning. Denne består av to parallelle metallplater. Mellom metallplatene dannes det et elektrisk felt. Dette kan skifte i styrke, avhengig av isolasjonsmaterialet mellom platene og avstanden mellom dem.

Ulike kondensatortyper Kondensatorer lages i en rekke forskjellige utførelser og typer, avhengig av hva disse skal brukes til. I første rekke må vi skille mellom faste og variable kondensatorer. Blant de førstnevnte har vi keramiske kondensatorer, glimmerkondensatorer, papir-og plast kondensatorer, samt elektrolyttkondensatorer. Keramiske kondensatorer og glimmerkondensatorer

Glimmer og keramiske kondensatorer benyttes til kretser der en arbeider med radiofrekvent vekselspenning. Disse produseres (la­ ges) i størrelsesorden fra noen pF og opp til ca. 10000 pF. En keramisk kondensator kan ha form som et rør eller en skive. Se fig 7.02. De keramiske platekondensatorene består av en rund keramisk plate. Denne fungerer som kondensatorens dielektrikum (isola­ sjonsmateriale). På begge sider er isolasjonsplaten belagt med en tynn ”metallhinne”, som danner kondensatorens to ”kapasitansflater” (se fig 7.01 og 7.02 a og b). I enkelte tilfelle benytter man seg av en keramisk rørform. Her anbringes kondensatorbeleggene på inner- og yttersiden, fig 7.02 c. Rørkondensatorer av denne typen har et tynt metallbelegg på rørets inner- og ytterside, kun atskilt av den keramiske oppbyg­ ningen. Metallbeleggene er tilsluttet kondensatorens koblingstråder, fig 7.02 d. 86

En glimmerkondensator består av flere metallfolier. Disse blir holdt atskilt fra hverandre med tynne isolerende glimmerplater, se også fig 7.03, som viser oppbygningen av en glimmerkondensator. Her ser vi hvordan metallbelegg er koblet sammen, og utgjør kondensatorens totale areal.

Loddepunkt

Voksbelegg

Loddepunkt

Metallbelegg

Metallbelegg

Keramisk materiale

Keramisk materiale

Loddepunkt

Keramisk belegg

7.0 2. Forskjellige utførelser av keramiske kondensatorer. Øverst i figuren ser vi kondensatorene i snitt, og nederst den fysiske utforming. a. Skivekondensator. b. Keramisk kondensator med et utvendig voksbeskyttelsesbelegg. c. Keramisk begerkondensator. d. Keramisk rørkondensator.

87'

a=10 15 22,5 27,5 mm

7.03. En glimmerkondensators oppbygning.

Keramiske kondensatorer og glimmerkondensatorer produseres i standardverdier på samme måte som motstander. Vanligvis benyt­ ter en seg av kondensatorer med 20 % toleranse. Disse produseres i følgende verdier: 10 pF 15 pF 22 pF 33 pF 47 pF 68 pF

100 pF 150 pF 220 pF 330 pF 470 pF 680 pF

1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8

nF nF nF nF nF nF

10 nF 15 nF 22 nF 33 nF 47 nF 68 nF etc.

Fargekode Keramiske kondensatorer er ofte merket med en fargekode, som likner den vi anvender for motstander. Nøkkelen til denne fargekoden gjengis i fig 7.04 og tabell 7.05. For glimmerkondensatorer fins det to systemer. Det ene er amerikansk sivil standard. Fargenøkkelen til dette fremgår av fig 7.06, fargenes betydning finner vi i tabell 7.07. Det andre fargesystemet gjelder glimmerkondensatorer merket etter ameri­ kansk militær standard. Dette fremgår av fig 7.08. Fargenes betydning er oppgitt i tabell 7.09. Samme fargesystem ble også benyttet til koding (merking) av eldre glimmerkondensatorer.

Papir- og plastkondensatorer

Papir- og plastkondensatorer har vanligvis den utforming som er vist i fig 7.01. To metallfolier legges sammen som vist i figuren, med 88

1. siffer \ 2. siffer \ \ Antall nuller \ \ \ Toleranse

Temp, koeff.

"emp. koeff. 2. siffer Antall nuller Toleranse

Temp, koeff.

^///^r—1. siffer

2. siffer Antall nuller Toleranse

7.04. Fargekoden for forskjellige kondensatortyper, merket etter forskjellige systemer. Fargenes tallverdi og betydning framgår av tabell 7.05.

Farge

Første siffer

Andre siffer

Antall nuller

Temp.-koeffi­ Toleranse sient i pF i% < 10 pF > 10 pF

Sort Brun Rød Oransje Gul Grønn Blå Fiolett Grå

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 1 2 3 4 — — — 0,1*

±2 ±1

Hvit

9

9

0,01*

Gull

—

—

±20 ±1

— —

± 2,5

—

—

±0,5

± 5

—

—

—

—

0,25

—

±1,0

±10

-0,00003 - 0,00008 —0,00015 -0,00022 -0,00033 -0,00047 -0,00075 +0,00003 (eller +0,00015 => -0,00150) +0,00033 (eller +0,00010 => -0,00075) +0,00010

7.05. Fargekoden for keramiske kondensatorer ifølge fig. 7.04.

89

Vit = glimmer

Toleranse

7.06. Nøkkelen til fargekoden for glimmerkondensatorer ifølge amerikansk sivil standard. Fargenes betydning fremgår av tabell 7.07.

et isolerende papirsjikt imellom. Hver av de to metallfoliene har direkte kontakt med koblingstrådene, som på figuren er merket som c og c 1. De ulike kondensatortypene produseres i verdier fra noen nF opp til flere pF. I en variant av papirkondensatorene benytter en metallisert papir. I disse, de såkalte MP-kondensatorene, vikles to metalliserte papirremser opp til en rull. De to metalliseringene trekkes ut til koblingstrådene for kondensatoren på samme måten som vist i fig 7.10. Fordelen med MP-kondensaFarge

Første siffer

Andre siffer

Antall nuller

Toleranse Temp.-koeffisient (%)

Sort Brun Rød Oransje Gul Grønn Blå Fiolett Grå Hvit Gull Solv

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4

±20 ± 1 ± 2 ± 3

—

± 5

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

0,1* 0,01*

±0,001 ±0,0005 ±0,0002 ±0,0001

—

±10

* Kapasitansen multipliseres med 0,1, respektive 0,01. 7.07. Fargekoden for glimmerkondensatorer ifølge amerikansk sivil standard Se fig. 7.05.

90

1 .siffer

Antall nuller

Toleranse Arbeidspenning

7.08. Nøkkelen til fargekoden for glimmerkondensatorer ifølge amerikansk militær standard. Øverst ser vi en glimmerkondensator beregnet for arbeidsspenning på 500 volts prøvespenning og med en toleranse på ±20 %. Nederst ser vi en glimmerkondensator med en annen prøvespenning enn 500 volt og med en toleranse ulik ±20 %. Fargenes betydning fremgår av tabell 7.09.

Farge

Første siffer

Andre siffer

Antall nuller

Toleranse (%)

Sort Brun Rød Oransje Gul Grønn Blå Fiolett Grå Hvit Gull Sølv Ingen farge

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

—

—

—

—

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,1* 0,01*

—

—

—

— 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ± 5 ±10 ±20

Prøvespenning (V) —

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000 2 000 3 000

* Kapasitansverdien multipliseres med 0,1, respektive 0,01.

7.09. Fargekoden for amerikansk militær standard. Se fig. 7.08. Kapasitansen fås i pF.

91

7.10. Papir og plastkondensatorer blir vanligvis utformet som antydet her. Som regel består de av to metallfolier, med et isolerende papirsjikt imellom. Kondensatorene kan være utformet som vist i figur 7.10 a, b, c eller d.

torer er at de har en viss evne til å reparere seg selv. Ved overslag i en MP-kondensator vil metallbelegget fordampe (ångas) ved gjennomslagsstedet, noe som bidrar til at kortslutningen mellom kondensatorbeleggene opphører. Ved høyfrekvens har papirkondensatorer en relativt stor taps­ prosent. På grunn av sin oppbygning innebærer disse en høy egeninduktivitet. Papirkondensatorene er av denne grunn ikke egnet til bruk i høyfrekvens forsterkertrinn. Papirkondensatorer anvendes hovedsakelig i lavfrekvensforsterkere, måleinstrumenter mm. Plastkondensatorer produseres på tilsvarende måte som papir­ kondensatorene, men her er isolasjonsmaterialet av polystyren eller polyester. Plastkondensatorer har en mindre tapsfaktor enn papirkondensatorer, og kan derfor benyttes ved høyfrekvens. På tilsvarende måte har plastkondensatorene en meget høy isolasjonsmotstand.

92

Det blir også produsert metalliserte plastkondensatorer, med polyester eller polykarbonatfolie. Oppbygningen av disse er prinsipielt lik den som benyttes ved produksjonen av metalliserte papirkondensatorer. Metalliserte plastkondensatorer har som regel et tynt dielektrikum, og får derfor små dimensjoner selv ved relativt høye kapasitetsverdier. Det tynne isolasjonsmaterialet (dielektrisitets-materialet) har imidlertid en lav gjennomslagsgrense, så denne kondensatortypen benyttes kun i kretser der en opererer med lave arbeidsspenninger. Ved gjennomslag viser det seg at de metalliserte plastkondensatorene på samme måte som de metalliserte papirkondensatorene har evne til å reparere seg selv.

Elektrolyttkondensator

En elektrolyttkondensator inneholder en aluminiumsrull forsynt med et oksydsijkt, som virker som isolasjon. Folien er nedsenket i en metallkanne, inneholdende en elektrolytt. I slike kondensatorer utgjør metallfolien den ene siden og elektrolytten den andre. Oksydsjiktet utgjør det isolerende sjiktet mellom kondensatorbeleggene. På grunn av det tynne oksydsjiktet oppnår en meget høye kapasitanser (kapasitetsverdier). Derfor produserer en elektrolyttkondensatorer hovedsakelig i verdier fra noen få pF opp til flere tusen pF. Elektrolyttkondensatorer produseres for arbeidsspen­ ninger fra 3 opp til 500 V. Elektrolyttkondensatorer benyttes i første rekke som filterkondensatorer i likerettere (nettaggregat) eller som avkoblingskondensatorer i lavfrekvensforsterkere. Svært ofte danner elektrolyttkondensatorens metallhylse kondensatorens minuspol, men ikke alltid. Legg merke til at elektrolyttkondensatoren kun tåler likespenning i én bestemt retning, og som regel er elektrolytten polaritetsmerket med tegnet + eller som antydet i fig 7.11 a. Elektrolyttkondensatorer for lavere spenninger fabrikkeres i meget små formater og med uttak som passer for foliekort. Se fig 7.11c. De såkalte tantalelektrolyttkondensatorene har sintret porøs tantal som dielektrikum. Disse oppviser meget stabile data ved 93

d)

Multiplikator

2. siffer 1. siffer Arbeidsspenning

b)

7.11. Noen utførelser av forskjellige elektrolyttkondensatorer. a. Elektrolyttkondensator med aksielle uttak, og isolert kanne. b. Elektrolyttkondensator av vanlig kannetype. Denne er beregnet på å monteres med festeskruen i underkant. c. Elektrolyttkondensator av minitypen. Beregnet for oppkobling (innlod­ ding) på foliekort (printkort). d. Elektrolyttkondensator av tantaltype, beregnet til oppkobling på foliekort. Multipel = antall nuller.

Farge

Sort Brun Rød Oransje Gul Grønn Blå Fiolett Grå Hvit Rosa

Første siffer

Andre siffer

Antall nuller

Arbeids­ spenning (V)

0 1 2

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

—

—

—

— —

6,3 16 20

—-

—

0,01* 0,1*

—

—

—

25 3 35

—

—

—

* Kapasitansen multipliseres med 0,1, respektive 0,01.

7.12. Fargekoden for tantalkondensatorer av minitypen. Kapasitansen oppgis i pF.

94

kraftige temperaturvariasjoner, både over og under nullpunktet. Derfor anvender en denne kondensatortypen i apparatur som arbeider innen felter der det oppstår kraftige temperaturvariasjo­ ner. Tantalkondensatorer lages i samme utførelse som aluminiumselektrolyttkondensatorer, men fins også i lawoltig utførelse i miniatyr, se fig 7.11 d. Denne kondensatortypen blir merket med en spesiell fargekode. Se tabell 7.12.

Variable kondensatorer

Variable kondensatorer utgjøres av de mekanisk utformede på den ene siden og de såkalte kapasitansdiodene på den annen, (se kapittelet om halvledere). Kapasitetsdiodene er kort og godt en halvleder som er tilsluttet en variabel spenningskilde. Avhengig av hvordan en varierer spenningspåtrykket på dioden, vil denne endre kapasitans. En variabel kondensator er vist i fig 7.13. Dette er en såkalt dreiekondensator. Den består av en bevegelig halvsirkelformet plate, som kan dreies mellom to fastmonterte plater med samme dimensjon. Den dreibare platen heter rotor og de to fastmonterte statorplater. Legg merke til at minimumskapasitansen hos en dreiekondensator fremkommer når denne er helt utdreid, og ligger vanligvis på en 10—50 pF. For variable kondensatorer utgjøres isolasjonen av luft eller glimmer. Variable kondensatorer, dreiekondensatorer, fins i utførelser der disse består av en, to, tre eller flere

7.13. Den prinsipielle oppbygningen til en dreiekondensator. På hver side ser vi de to fastmonterte statorplatene, og mellom disse den dreibare/variable rotorplaten. En kondensators kapasitans bestemmes av antall rotor-og statorplater og deres totale areal.

95

7.14. Dreiekondensator i snitt, og det tilsvarende skjematiske symbol som anvendes i koblingsskjemaene.

kondensatorseksjoner på én og samme dreieakse. Se fig 7.14. I fig 7.15 a og b ser vi hvordan kapasitansvariasjonen endres for to forskjellige typer dreiekondensatorer. Forskjellen mellom de kondensatortyper som danner grunnlaget for fig 7.15 a og b er rotorbladenes utforming.

7.15. Ved å endre dreiekondensatorens bevegelige plater, rotorplatene, kan man oppnå en kapasitansendring som varierer etter forskjellige kurver. Her ser vi to eksempler på dette. Kapasitansvariasjonen er oppgitt på den vertikale aksen, og vridningsmomentet i grader på den horisontale aksen. Kurven i fig. 7.75 a forteller oss at vi oppnår en lineær kapasitansendring fra 0-500 pF ved et dreiemoment fra 0—180° — hvis vi benytter oss av rotorplater utformet som vist i diagrammet. I fig. 7.15 b ser vi en dreiekondensator der rotorplatene har fått en annen form. Dette har bidratt til en annen kapasitansfordeling — i forhold til dreiekondensatorens vridningsmoment i grader. Med en kondensatortype som vist her oppnår vi en lineær stasjonsfordeling over radioskalaen. Sammenlikn rotorplatenes utforming.

96

7.16. Det skjematiske symbolet for en kapasitansdiode. Denne går også under betegnelsen "varicap”.

7.17. På denne måten innkobles kapasitansdioden når en ønsker å endre dens kapasitans ved hjelp av en variabel likespenning over potensiometeret Pj og motstanden Rj.

— UR

.18. Kapasitansvariasjonskurver for kapasitansdioder (varicaps). Kapasitansen gis som funksjon av den påtrykte spenning i sperreretningen. Kurve A viser kapasitans/variasjonsområdet som funksjon av den påtrykte spenningen. Se også fig. 7.1 7. Denne dioden er spesielt beregnet i kretser der en arbeider med UHF-ultra høye frekvenser. Kurve B er for en kapasitansdiode med et spesielt bredt kapasitivt variasjonsfelt.

7 — Radioteknikk

97

Variable kondensatorer i form av kapasitansdioder ser ut som små keramiske rørkondensatorer, fig 7.16. Karakteristisk for disse er at kapasitansen endres når man legger en variabel likespenning over dem. Likespenningen påtrykkes som vist i fig 7.17 via en seriemotstand R j — så ikke den krets som dioden inngår i påvirkes av likestrømskomponenten som en tar spenning fra via potensiometeret Pl (se kapittel 6). Kapasitansdioden blir forspent i

7.19. To forskjellige typer trimmekondensatorer. Til venstre: Lufttrimmer. Til høyre: Rørtrimmer. Lengst ned på høyre side ser vi det skjematiske symbolet for disse. I trimmekondensatoren til venstre i figuren benyttes stiften (1) som koblingsledning til den ene kondensatorsiden (3). Denne har form som bevegelig "hette” — se snittegningen øverst (3). Selve hetten består av gjenger som passer til senterskruen (S). Ved en vridning på hetten vil denne føres mer eller mindre inn i et motsvarende kondensatorbelegg (4), som har et koblingspunkt (2). Trimmekondensatoren til høyre skrus fast ved hjelp av en mutter (m). Loddeøret (1) utgjør den ene siden av kondensatoren, som består av et rørformet belegg. Dette er plassert utenpå et keramisk rør (k), som utgjør kondensatorens dielektrisitetsmateriale. En trimmeskrue (j) av metall kan beveges opp eller ned i det keramiske røret. Loddeøret (2) utgjør en direkte elektrisk kontakt med kondensatorens motside, i forhold til loddeøret. (1). Når skruen (j) av metall skrus fram eller tilbake, endres kondensatorens kapasitans.

98

Cl | |

C12| i * Hon

C107j i__ lu

7.20. Til venstre: Kondensatorens skjemasymbol. Under figuren vises hvordan en betegner kondensatorene for Cl, C12, C107 og hvordan man angir kapasitansen. (p = pF, n = nF, p - pF).

7.21. Skjemasymboler for forskjellige kondensatortyper. a. Fast kondensator, b. Variabel kondensator, c. Trimmekondensator. d. Elektrolyttkondensator. e. Variabel halvlederdiode som endrer kapasitans under ytre påvirkning av et "strømtrykk”.

sperreretningen (se kapittelet om halvledere), og trekker minimalt med strøm. En kapasitansdiode har som regel en verdi fra 5—50 pF og 15—450 pF. I fig 7.18 ser vi to typiske kurver for kapasitansdioders variasjonsområde som funksjon av den variable, påtrykte likespenningen. Sammenlikn med fig 7.17. Her ser vi hvordan vi forsyner en kapasitansdiode, også kalt ”varicap”, med likespenning for å oppnå ønsket kapasitans.

99

Trimmekondensatorer En trimmekondensator er en variabel kondensator med et ”lite” kapasitansområde fra 2-20 pF opp til 5-100 pF, og kan justeres inn med en skrutrekker. Se fig 7.19. Trimmekondensatorer benyttes bl.a. til å utlikne O-kapasitansen i avstemte kretser (svingekretser).

Symboler En kondensator betegnes vanligvis ved hjelp av det symbolet som er vist i fig 7.21 a. De øvrige symboler som er vist er: b. Variabelkondensator, c. Trimmekondensator, d. Elektrolyttkondensator, e. Elalvlederkondensator eller en ”varicap”. For kapasitansen benyt­ tes følgende forkortninger: p betegner pF, n betegner nF og p betegner /iF.

Kondensatorens reaktans Som det fremgikk av kapittelet om frekvenser og bølgelengder måles en motstands verdi (resistansen) i ohm, kohm eller Mohm. En kondensator sier vi har en viss reaktans. Denne måles også på samme måte som en motstand i ohm, kohm eller Mohm. Forskjellen mellom en stavmotstand og en kondensators ohmske verdi er at stavmotstandens verdi er uavhengig av den frekvens­ komponent som strømmen/spenningen inneholder. For en kon­ densators vedkommende varierer dens ohmske verdi med varie­ rende frekvens. Jo høyere frekvens, desto lavere blir kondensato­ rens ohmske verdi — reaktans (Tc).

c

” Zvffkhz)- C(pF)

Her er Xc konuensatorens reaktans i kohm, f er frekvensen i kHz og C kapasitansen i /jF. Omvendt så øker en kondensators reaktans med en minkende frekvens, og kondensatorens reaktans blir uendelig høy ved frekvensen 0, dvs. for likestrøm. Dette

100

o cn

48,2 ”

161

1,61

531 ” 15,9 ”

531 ohm 159 ”

5,31 ” 1,59 ”

4,82 ”

16,1 ”

” 48,2 ” 161

” 482 ohm 1,61

5,31 ” 1,59 ”

53,1 ” 15,9 ”

531 ohm 159 ”

”

1,61 ” 0,482 ”

4,82 ”

16,1 ”

0,531 ” 0,159 ”

5,31 ” 1,59 ”

53,1 ” 15,9 ”

” 48,2 ” 161

159 ”

482 ohm

7.22. Reaktansen ved noen forskjellige frekvenser for noen kapasitansverdier i området 10 p F -1 0 nF.

30 MHz 100 MHz

10 MHz

3 MHz

”

” 482 ohm

5,31 ” 1,59 ”

N K

1

r*

531 ohm 159 ”

4,82 ”

53,1 ” 15,9 ”

rx

rx rx

r-H O> cn un Un r-4

-H O\ cn un un r—।

^5

cn

rx rx

rx rx

, cn^ kø oo" i

r-H X}"

6,1 ,82

r—(

82

CH 00 kø et r—i

g * £ o ,61

rx rx ,82

tan

nF o

ko hm

>

CZ)

CX

7

£

^3 °2 £ O

x

s

”

r>

04 04 co

01

Induktansverdi

3

o

04 E -fa o oo 04 CO o"

E -fa 0

E rfa

„ ” r« 04 °l r-* rinsiPPskiemaet f°r en mellombølge og kortbølgemottaker, med utskiftbare spoler og 1 watts LF-del.

271

Tilbakekobling øker forsterkningen Spolen L2 benyttes nå til å tilbakeføre det forsterkede HF-signalet i HF-transistorens kollektorkrets - til dens inngang påny. På denne måten blir signalet atter forsterket, med det resultat at forsterkningen i transistoren overstiger hva denne kan prestere uten tilbakekobling. For at systemet skal funksjonere må imidlertid den tilbakekoblede spenningen ligge i fase med den påtrykte signalspenningen. Derfor er det viktig at spolene LI og L2 er riktig montert. Tilbakekoblingsgraden kan reguleres ved at en endrer detektortransistorens forsterkning. I modellapparatet skjer dette ved å variere potensiometeret P2, og, via dette overføres en passende del av HF-transistorens utgangsspenning over til tilbakekoblingsspolen. Her bør en være klar over at det har liten hensikt å drive tilbakekoblingsgraden for høyt ved å kjøre på med for kraftig forsterkning. Om dette skjer kan en risikere at HF-trinnet går i selvsving. Like førdette skjer har en oppnådd maksimal forsterkning i detektoren. Om den maksimale tilbakekoblingsfaktoren overskrides vil mot­ takingen spoleres — og det som verre er! En kan også risikere å ødelegge mottakingen hos naboene samtidig. Dette skyldes at i det øyeblikk den kritiske tilbakekoblingsfaktoren overskrides, vil apparatet (radiomottakeren) fungere som en veritabel radiosender. Signalene forsvinner da ut på antennen og forplanter seg i eteren. Her kan det være på sin plass å understreke at det har liten eller ingen hensikt å ”kjøre opp” lokalstasjonens forsterkning ved hjelp av tilbakekoblingen. Dette skyldes det faktum at transistorer gjen­ nomgående har et meget begrenset ”utstyringsområde”, dvs. at et relativt kraftig inngangssignal, etter å ha gjennomgått forsterkning, lett vil slå ”hodet i taket”, da signalet målt fra topp til topp blir ”like stort” som batterispenningen. Når det gjelder svakere signa­ ler, derimot, er det mindre risiko for overstyring. En kan derfor arbeide med kraftigere tilbakekobling (dvs. stor forsterkning) ved svake signaler på antenneinngangen.

272

Deleliste for tilbakekoblet mottaker for mellom og kortbølge Cv = 0—400 pF variabel kondensator, glimmer Cl = 100 pF keramisk C2 = 100 pF keramisk C3 = 0,1 aiF keramisk = 100 000 pF C4 - 100 pF keramisk C5 = 100 pF C6 - 1 nF = 1000 pF keramisk C7 = 1 nF = 1000 pF keramisk C8 = 25 mF 25 V C9 = 25 mF 25 V CIO = 100/1F 25 V elektrolytt Cll = 2,2 nF keramisk Cl2 = 47 nF keramisk Cl3 = 100 ^iF 25 V elektrolytt C14 = 400/1F 25 V elektrolytt RI = 1 Mohm R2 = 1,5 — 4,7 kohm utprøves R3 = 10 kohm 1/2 W R4 = 10 kohm 1/2 W R5 = 100 ohm 1/2 W R6 = 47 ohm 1/2 W R7 = 20 kohm 1/2 W LI + L2 = se tekst Dl = germaniumdiode til signallikeretting, f.eks. AA112, AA117, AA134 Pl + Sl =10 kohm lineært potensiometer med strømbryter P2 - 5 kohm lineært potensiometer TI = TIS 34 IC = integrert krets TA 300

Deler til oppbygging av chassis Printplate 1 perforert bunnplate 1,5 mm, med oppbrettede kanter 20 • 10 cm 1 frontplate 5 • 20 cm 1 bakplate 5 • 20 cm 4 isolerte bøssinger til plate 4 plateskruer 3 avstandsstykker, 20 mm lange, indre diameter 3,5 mm, ytre diameter 6 mm 4 skruer M3 • 30 8 skruer M3 • 10 16 muttere M3 6 gummiføtter 3 betjeningsknapper 2 meter plastisolert, fortinnet 0,5 mm koblingstråd, kobber 1 spoleform 15 mm diameter og 55 mm lang 2 fiberribber 1,5 mm, indre diameter 15 mm og ytre diameter 20 mm

18 - Radioteknikk

273

L1

im hull bores nom og stiftes

utsatt side

21.02. På denne måten lages og vikles de utskiftbare spolene LI + L2. Spoleformens tre kontaktstifte a, bc og d passer til de innsatte bøssingene som er oppkoblet på kretskorte

274

Utskiftbare spoler For å kunne utvide mottakerens frekvensområde, utformes spole­ ne LI + L2 slik at disse blir utskiftbare. Fig 21.02 viser hvordan spoleformen til LI + L2 forsynes med kontaktstifter og hvordan disse forbindes med spolene. På denne måten har vi fått et utskiftbart ”plug-in” system. I samme figur vises også hvordan en skal vikle og koble opp de to spolene. Her er det viktig at en vikler og tilkobler spolene nøyaktig ifølge fig 21.02 og fig 21.03. De utskiftbare spolene kobles til kretskortet via bøssinger som loddes inn på kretskortet som vist i fig 21.05. Samtlige spoler vikles med spolen LI nederst på spoleformen. Begynn ved den nedre spoleribben med enden b, og vikle opp i ret­ ning mot den motsatte spoleribbe. Her skal spoleenden a tas ut via et hull i spoleformen, for så å føres ned til kontaktstiften a.

21.03 Materiell til de utbyttbare spolene. Nederst hylser med 2,5 mm indre diameter. Disse loddes fast i kretskortets ledningsmønster, se fig 21 06 og benyttes som kontakthylser for spolene. > i.uu, ug

275

Antall tørn LI 100 vindinger 0,22 mm 20 vindinger 1,0 mm 15 vindinger 1,0 mm

Antall tørn L2 30 vindinger 0,22 mm 5 vindinger 1,0 mm 3 vindinger 1,0 mm

Frekvensbånd

0,5-1,5 MHz

1,5-4,5 MHz 3,0-9,0 MHz

21.04. Viklingsdata for spolene. Se fig. 21.06.

_

Spolene vikles med lakkisolert kobbertråd med de tråddimensjoner (diameter) som angitt i tabell.

21.05. De deler en benytter som kontakthylser (bøssinger) loddes i kretskortets ledningsmønster, slik at det er mulig å putte inn spolene ved hjelp av et ”plug-in” system.

276

21.06. Her ser vi tre versjoner av utbyttbare spoler til mottakeren, 1,5—4,5 MHz (til venstre) 3,0-9,0 MHz (i midten) og 0,5-1,5 MHz (til høyre).

Deretter legges et lag med tape over LI og vi begynner å vikle L2 fra uttak d, som vikles fra den nedre ribben mot øvre i samme viklingsretning som spolen LI. Den andre enden (c) på spolen L2 fikseres og trekkes gjennom et hull i den nedre ribben til kontaktstiften (he) i fig 21.02. En kan også - som vist i fig 21.02 - først vikle L2, og så LI. Viklingsdata for spolenes ulike tørntall (vindinger) for de frekvensbånd det her er snakk om, finner vi i fig 21.04. Se også fig 21.06. I denne mottakeren fungerer ElF-transistoren som et tilbakekoblet forsterkertrinn. Det forsterkede høyfrekvenssignalet likerettes ved hjelp av Dl. Her fungerer kondensatoren C6 som en ladningskondensator. Ved hjelp av RC- (kretsen) filter R4 + C7 filtreres den høyfrekvente signalkomponenten bort. På den måten

277

unngår en at denne kommer inn i LF-trinnet og ødelegger lydkvaliteten. Det lavfrekvente signalet påvirkes ikke av konden­ satoren C7, da reaktansen for denne er høyohmig ved så lave frekvenser. C4 sperrer for likespenningen fra kollektor på TI. På denne måten unngår en å forspenne Dl i lederetningen. R3 bidrar til å legge katoden til Dl på et likespenningsmessig null potensial. Det likerettede HF-signalet tilføres volumkontrollen Pl, og fra denne kan vi tilføre LF-forsterkeren det likerettede HF-signalet med ønsket signalstyrke. Eventuell tendens til selvsving (tilbake­ kobling) i den integrerte kretsen via HF-trinnet kan en under­ trykke ved hjelp av et ekstra filter i kollektoren til TI. Filteret kan bestå av en motstand R2 på 1 kohm koblet mellom ”plusstilførselen” og ledningen til P2. Forbindelsespunktet mellom R2 og P2 avkobles til ”minustilførselen” på kretskortet med en elektrolytt­ kondensator på 100 mF 25 V.

21.07. Kretskortets komponentplassering.

278

21.08. Apparatets mekaniske oppbygging.

279

21.09. Den ferdige mottakeren.

1 watts LF-del Mottakerens LF-del består av en integrert krets. Denne er av samme type som den vi benyttet oss av i kapittelet om samtaleanlegg. Motkoblingen er her valgt slik at vi oppnår ca. 300 gangers forsterkning i LF-delen. Dette vil si det samme som at vi oppnår god høretelefonstyrke ved svake signaler, og høyttalerstyrke for kraftigere signaler.

Koblingsskjemaet Mottakeren er oppbygd på et universalkretskort som er omtalt tidligere i boka, men det er ingen ting i veien for at en kan lage printen på egen hånd, etter eget ønske.

280

Komponentplasseringen på universalkretskortet er vist i fig 21.07. I figuren er de tre kontaktbøssingene til spolen LI + L2 markert med kraftige ringer; disse viser hvor vi skal bore opp festehull på kretskortet. Disse skal være 3 mm i diameter.

Apparatets oppbygning Fig 21.08 viser apparatets mekaniske oppbygning. Glem ikke å lage hullet til gjennomføringen av den utskiftbare spolen, eller hvordan kretskortet monteres horisontalt på tre avstandsrør, som monteres fast ved hjelp av skruer og muttere mot apparatets bunnplate. Fig 21.10 viser koblingsskjemaet for kretskortets

21.10. Mottakerens koblingsskjema for ledningsføringen.

281

kobling til kontaktene på apparatets bakside, samt til den variable kondensatoren Cv, potensiometeret P2 — som bestemmer graden av tilbakekobling og volumkontrollen Pl på forsiden. I fig 21.09 ser vi det ferdige apparatet.

”Kortbølgeproblem” Når mottakeren benyttes på kortbølgen, støter en på en rekke problem som må sies å være ukjente, da dette er et ”nytt” bølgebånd for oss i denne boka. En av de mange ting vi bør merke oss, er at kortbølgestasjonene ligger meget tett over hele båndet sammenliknet med lang- og mellombølgebåndene. Dette har sin grunn i at en gitt kapasitetsendring betyr større frekvensendring på kortbølgebåndene enn hva tilfelle er ved mottaking på lang-, mellom- og fiskeribølge. Dermed vil stasjonene tilsynelatende ligge tettere på skalaen. Dette bidrar til å forvanske mottakingen av en senderstasjon, da det blir vanskelig å innstille søkeren helt nøyaktig. I og med at stasjonene ligger tettere på KB (kortbølge), vil det bli vanskeligere å skille disse fra hverandre her enn på de øvrige bølgebåndene. Derfor gjelder det å være lett på hånden når en avstemmer apparatet. Og det gjelder å håndtere tilbakekoblingsknappen forsiktig, så en unngår at mottakeren går i selvsving, der denne kan prestere et kompromiss mellom maksimal følsomhet og maksimal selektivitet, uten at det oppstår hyling. En må derfor innrette seg slik at en har den ene hånden på avstemmingsknappen og den andre på tilbakekoblingskontrollknappen, og disse må betjenes avhengig av hverandre. Om dette gjøres riktig under mottakingen, vil en oppleve å få inn den ønskede stasjonen så støyfritt som mulig.

282

22

Skjema med variasjoner

Når det gjelder amatørbygging av radioapparater vil en som regel kunne være temmelig ukritisk ved valg av komponentverdier. Dette innebærer at en i svært mange oppstillinger kan tillate relativt store avvik i verdiene — i forhold til de oppgitte data. Selv om en med avvikelser fra de oppgitte verdiene får en forandring av arbeidsforholdende, kan disse forandringene være så ubetydelige at de i praksis spiller en helt ubetydelig rolle. En nybegynner med radioteknikk som hobby vil som regel søke å holde seg til de oppgitte verdiene i detalj i en oppstilling. Han tror at alle verdiene er kritiske og at de derfor må være helt i overensstemmelse med skjema. Dette er imidlertid en sannhet med modifikasjoner, svært ofte kan en ta seg temmelig store friheter når det gjelder valget av komponentverdiene. Dette bidrar utvilsomt til å gjøre eksperimenteringen mer interessant, når en ser bort fra de tilfelle der en blir sittende igjen med komponenter, som en vet skal være med i oppstillingen. I dette kapittel skal vi vise hvilke avvikelser en kan tillate seg i forbindelse med det vi har beskrevet i de foregående kapitler, når det gjelder valg av materialer, og skjema variasjoner som man kan prøve i denne forbindelse. Om vi som en begynnelse titter på lokalmottakeren vi tidligere har arbeidet med, kan vi eksempelvis konstatere at kondensatorene Cl og C2 kan ha andre verdier enn de som er oppgitt i skjemaet. Cl har til oppgave å slippe igjennom den modulerte høyfrek­ vente signalspenningen, som blir oppfanget av antennen, samtidig som denne skal forhindre at antennens kapasitans påvirker den avstemte kretsens (Cr + LI) avstemmingsområde. Hvis man anven­ der en kort antenne, kan Cl være meget stor, f.eks. 1000 pF, eller 283

en kan koble antennen direkte til punkt a på LI. En ekstra lang antenne med høy kapasitans kan en i stedet koble inn på spolen L2 i punkt d, og helst via en kondensator på for eksempel 1000 pF. Via transformatorviklingen L1—L2 vil i dette tilfelle antennens kapasitans bli transformert til avstemmingskretsen LI, og være lik (1/3) • (1/3) = 1/9 av den som ligger over L4. En kan også tilkoble en lang antenne direkte til d, men en vil da risikere å få en del forstyrrende ”nettbrum’ inn på detektoren. Denne må en søke å få fjernet ved eksperimentering. C2 har til oppgave å slippe fram det høyfrekvente signalet, dvs. kun den ene halvperioden, da Dl sperrer for den andre, og skal derfor ha så lav reaktans ved den mottatte radiofrekvensen som mulig, sammenliknet med diodens resistans i lederretningen. Denne er av størrelsesorden 100 ohm. Om vi går ut fra at kondensatoren C2 har en reaktans på et titalls ohm, og vi antar at frekvensen er 1 Mhz, finner vi ved hjelp av tabell 7.22 at C2 bør være ca. 10 nF. Om C2 er 10 nF, blir reaktansen 15,9 ohm, og om C2 er 0,1 nF, blir reaktansen 10 ganger mindre, dvs. 1,59 ohm. Nå er det utelukket at C2 kan ha en så lav reaktans, da den demodulerte signalspenningen som jo er lavfrekvent, vil bli kraftig dempet. Om høretelefonen har en impedans på 2000 ohm, bør C2’s reaktans ved den høyest mottatte lavfrekvente gjengivelse, for eksempel ved 10 kHz, være 2000 ohm. Dempingen vil da neppe bli merkbar. Ved å se i tabell 7.23 finner vi at 10 nF = 10 000 pF, og ved 10 kHz er reaktansen 1,59 kohm. En bør tydligvis ikke velge høyere kapasitiv verdi enn ca. 10 nF for C2, om en vil ha gjengitt LF-spekteret opp til 10 kHz. Om en nøyer seg med gjengivelse av spekteret opp til 3 kHz, kan en uten videre øke verdien på C2 til 33 nF = 33 000 pF. Vi skal så ta en titt på avstemmingskondensatoren Cv. For vanlig radiomottaking er verdien 500 pF en passende dimensjon. Ved hjelp av en slik kondensator kan en dekke området 550—1600 kHz ved at man benytter en enkelt spole, forutsatt at 0-kapasitansen er 45 pF. En dreiekondensator på 150 pF kan imidlertid også benyttes, om en i stedet øker £7’s induktans til omtrent den dobbelte verdi. Men frekvensområdet blir nå noe begrenset — omtrent 550—1100 kHz. Ved hjelp av uforandret L2 får vi inn frekvensområdet 800—1600 kHz. 284

Behøver kondensatoren Cv å være variabel? Slett ikke, om en nøyer seg med at apparatets mottakingsevne skal begrense seg til en enkelt stasjon! I så fall kan en like gjerne ha en fast kondensator i kretsen, fremfor en variabel. Hvilken kapasitans Cv skal ha, er helt og holdent avhengig av hvilken frekvens en ønsker å motta. Dette kan en finne ut ved hjelp av nomogrammet i kapittelet om resonanskretser. Spolen LI har induktansen 120 pH, ellers kan en beregne seg fram til de aktuelle verdier om en benytter seg av formelen:

2 7fx/TC' f = frekvens, L = spolens induktans, C = kondensatorens kapasitans.

Prøv med ferrittantenne Et eksperiment som kan være interessant å prøve, er forsøk med ferrittantenne. I samtlige av bokas omtalte radiomottakere kan en benytte seg av en ferrittkjerne, som en vikler LI og L2 på. Her skal spolene vikles utenpå et papir som er lagt rundt selve ferrittkjemen. Dette for at en senere skal få anledning til å forandre avstanden mellom spolene LI og L2, inntil det beste resultat blir oppnådd. Se fig 22.01. LI vikles med 50 vindinger og L2 med 15 vindinger, 0,22 m tråd. Koblingsledningene a, bc og d loddes til kretskortet som vist i de respektive monteringsskjemaene i boken. Om vi nå erstatter Cv med en fast kondensator på 220 eller 230 pF, og vi beveger LI + L2 langs ferrittstaven, der dens akse skal holdes i en horisontal stilling og helst vinkelrett mot den mottatte senderen, får vi nå kanskje resonans med den ønskede stasjons frekvens (stasjonen høres da kraftigst). Hvis ikke må en endre den faste avstemmingskondensatorens kapasitans for så å gjennomføre en ny avsøking med LI + L2 i ferrittstavens lengderetning. Ferrittstaven kan enklest festes ved at en benytter seg av et par avstandsrør, som skrues fast til kretskortet som vist i fig 22.02.

285

Ferrittstav

22.01. En kan for samtlige av de omtalte mottakere benytte seg av en ferrittantenne: spolene LI og L2 plasseres omtrent midt på ferrittstaven.

Andre transistortyper Transistorer fins det et rikt utvalg av. Og det kan være på sin plass å konstatere at en med den rivende utvikling elektronikken gjennomgår, vil det stadig komme nye og bedre transistortyper enn de som er brukt i boka. Her må en sørge for å endre verdien på R 7 slik at kollektorstrømmen gjennom R8 blir så stor at omtrent halve batterispenningen kan måles over T2 (eller over R8).

Båndspredning på kortbølge I forrige kapittel nevnte vi at hver enkelt stasjon på kortbølgen opptar en meget liten del av skalaens totale plass, noe som bidrar til å gjøre innstillingen av den enkelte stasjon litt problematisk. Dette kan imidlertid avhjelpes ved hjelp av såkalt båndspredning. I den mottakeren vi har omtalt i forrige kapittel, kan en oppnå båndspredning ved at man kobler en liten ekstra finavstemmingskondensator parallelt over Cv. Denne kondensatoren kan utgjøres av en kapasitansdiode, som endrer sin kapasitive verdi avhengig av en påtrykt variabel spenning, som kan reguleres ved hjelp av et potensiometer. Med en kapasitansdiode kan en oppnå en kapasitansvariasjon på ca. 0—50 pF, som er tilstrekkelig for finavstemming (båndspredning). En annen måte å oppnå båndspredning på er å koble inn en liten fast kondensator (CO i fig 22.04) eksempelvis på 50—100 pF i serie med avstemmingskondensatoren. Hvis man

286

benytter en avstemmingskondensator på 50—550 pF, blir kapasitansvariasjonene etter innkobling av seriekondensatoren ca. 25-80 pF i kretsen. Avstemmingsområdet blir mindre, og forskyves mot høyere frekvenser, men en oppnår samtidig en effektiv båndspredning.

Kombinasjon av koblingene Det er ganske innlysende at en kan kombinere en rekke av de ulike koblinger som er beskrevet i boka. En kan til eksempel benytte seg av de tidligere omtalte integrerte kretsene til å forsterke signalene etter detektoren i mottakeren vår. Det eneste en må sørge for er at de integrerte forsterkernes likestrømsmessige arbeidspunkt er riktig, ellers kan en risikere at det halvledersubstrat som forster­ kerne er oppbygd av, endres. Om dette skjer, vil det etter all sannsynlighet bidra til å endre kretsens (den integrerte kretsens) elektriske, lavfrekvente data. Dette kan en unngå ved at en setter inn en koblingskondensator mellom detektor og den etterfølgende forsterkers inngang.

22.02. Anvisning på hvordan en kan montere ferrittantennen fast til kretskortet.

287

22.03. Skjema for innkobling av en båndspredningskondensator på kortbølge. D er en kapasitansdiode. Denne forspennes mer eller mindre i ”backretning”.

22.04. En "forkortningskondensator” Co i serie med avstemmingskondensatoren Cv, reduserer kapasitansvariasjonen i denne, og dermed oppnås en viss båndspredning.

288

Grammofonforsterker Den integrerte kretsen som vi benyttet til samtaleanlegget kan også anvendes som grammofonforsterker, om pikupen tilkobles forsterkerinngangen i stedet for den innebygde høyttaleren. En dynamisk picup får bra bass-høyning om Pl parallellkobles med en motstand på 3,3 kohm. Videre bør en diskantsenkingskondensator på ca. 1 pF (elektrolytt 25 V) kobles inn i stedet for C4 for at en skal kunne oppnå en såkalt RIAA-korreksjon. En krystall-pikup bør tilkobles via en seriemotstand på 220 kohm. Derimot er det unødvendig å parallellkoble Pl. Her bør en benytte seg av samme diskantsenkingskondensator som for en dynamisk pikup. Det fins tydeligvis et stort spektrum for radioteknisk apparatur. Noe som på sin side igjen bidrar til å øke interessen for denne gren av elektronikken. Her kan en foreta avvikelser fra originalskjemaet, og prøve egne ideer. Når en først blir ”varm i trøya” kan en tillate seg enda større friheter, og bli en idealist ”som farer fram med loddebolten” - uavhengig av den forsiktighet som etter all sannsynlighet preget en i begynnelsen. Slik arbeidet også amatø­ rene i pionertiden, og de kom fram til mange nye og interessante ideer — som i dag er utnyttede realiteter. På den måten lærte disse seg selv og mange andre interessante og nye momenter.

289

Eksperimentering med radio

I denne boka startet vi med en oversikt over radioen som hobby, og en del av de aktivitetene som er mest nærliggende for en amatør ble nevnt. I den sammenheng beskrev vi også et antall enklere apparater som en nybegynner kan bygge for å gjøre seg fortrolig med det verktøy og de komponenter som kommer til anvendelse innen radioteknikken. Vi skal nå vise hvordan man kan bygge mer komplisert utrustning, - apparater som ”kan yte betydelig mer”. Vi skal også se hvordan man kan bygge mer komplisert apparatur ved å kombinere ulike byggeelementer innen radioteknikken — og hvordan man ved ulike tilsatser og fornuftig dimensjonering av antenne kan øke ytelsene til radiomottakere og — sendere. Heldigvis finnes det for tiden komponenter og konstruksjons­ elementer innen radioteknikken - som på forskjellige måter forenkler disse radioeksperimentene og oppbygging av slik radioutrustning. Våre dagers transistorer og integrerte kretser er lette å arbeide med ikke minst når det gjelder mer innviklet radioteknisk apparatur. Sett fra amatørsynspunkt er det også tiltalende at man ved hjelp av transistorer er i stand til å klare seg med lavere arbeidsspenninger enn hva tilfellet er med radiorør. Man er i stand til å drive den elektroniske utrustningen ved hjelp av noen få seriekoblede lommelyktsbatterier. På den måten blir apparaturen ufarlig å arbeide med. Et annec sympatisk trekk ved halvledere er at de er påfallende rimelige i anskaffelse, og stiller derfor lave krav til innkjøpskontoen. Plugginnenheter forenkler eksperimentene

En stor del av de radiotekniske apparater som skal beskrives i denne boka er utformet på en spesiell måte som er egnet til å forenkle egne eksperiment. 290

23.01. Monteringsplate med kontaktstifter for plugginnenhetene ide radiotekniske byggeklossene som beskrives i denne boken.

I de aller fleste tilfeller dreier det seg som såkalte plugginnenheter, som etter behag kan kombineres på ulike måter. Denne form for bygging tillater ”etappebygging” av radioapparatene, de aller fleste enhetene kan nemlig benyttes separat samtidig som de inngår som enheter i en byggemodul i mer komplisert apparatur. Fra pedagogisk synspunkt vil det også vare fordelaktig å bygge radioapparatur etappevis; hver ny etappe bygger helt eller delvis på tidligere erfaringer. For hver enkelt byggeetappe øker man sin radiotekniske erfaring, og man vil etter hvert få en praktisk kunnskapsbasis å stå på. Utgangspunktet for de byggeprosjektene som her skal beskrives er en monteringsplate - forsynt med et bestemt antall kontaktstif­ ter (se fig. 23.01). Til disse kontaktstiftene tilkobles de plugginnen­ hetene som er beskrevet i kapittel 2—6. Via ledningsmønsteret på monteringsplaten får de ulike enhetene som stikkes inn i platens kontaktstifter strømforsyning fra en felles strømkilde. Strømkilden kan utgjøres av fire lommelyktbatterier, koblet i serie på en slik måte at man oppnår en arbeidsspenning på + 9 volt, 0 volt og - 9 volt. Fra loddestiftene på plugginnenhetene oppnås tilkobling via ledninger til manøvreringsorganene, som for eksempel potensiometeret på apparatets betjeningspanel og måleinstrument og høytalare på apparatets instrumentpanel. , Fig. 23.02 viser et foto av monteringsplaten med to innsatte pl u gg i n ne n he t er.

291

23.02. Monteringsplater med to innsatte plugginnenheter.

Praktisk apparatkasett Monteringsplaten kan siden monteres i et apparatkabinett, se fig. 23.03. Dette består av en bunnplate (E) med oppbrettede kanter, og noe stuttende bakkant. På bunnplaten skrur man fast et frontpanel forsynt med ”et gitt antall hull” — for fjernbetjéningsenhetene, potensiometer, o.l. I bunnplaten skrur man også fast to plategavler (C og D) når monteringsplaten er på plass. Gavlene har falsede kanter med hull beregnet for plateskruer. En dekkplate (B) legges som lokk på apparatkabinettet. På dekkplatens skrånende kant, som fungerer som instrumentpanel, skrur man fast et bestemt antall indikerende måleinstrumenter og en liten høytaler. Dekkplaten skrus fast ved hjelp av plate-skruer mot gavlenes kanter og mot en fals på den oppbrettede siden av bunnplaten. Foto av apparatkabinettets deler vises i fig. 23.04. Fig. 23.05 viser et apparatkabinett som er satt sammen, og i fig. 23.06 vises hvordan kabinettet ser ut ferdig montert. Fordelen med apparatkabinetter av denne typen er at de fungerer som en skjerm mot uvedkommende signaler slik at disse ikke kommer inn i kretsene. De eneste signalene som kommer inn er signaler fra antennen. 292

23.03. Apparatkabinett beregnet for ”seksjonsoppbygging” av apparaturen — oppmontert på en monteringsplate (vist i fig. 23.02).

Apparatkabinettets utforming gjør at instrumentene blir lette å avlese samtidig som alle betjeningsknappene er lett tilgjengelige. 9 "byggeklosser” av plugginntypen kommer til å bli beskrevet i de følgende kapitlene. 1. En 1 watts LF-forsterker. 2. En 3,5—4,5 MHz avstemningsenhet med ren elektronisk av­ stemning ved hjelp av avstemningsdioer og med et indikatorinstrument som frekvensskala og et annet viserinstrument som S-meter.

293

23.04. Apparatkabinettets deler.

23.05. Apparatkabinettet sammenkoblet.

294

23.06. Dette er ”multibåndmottakeren” innmontert i kabinettet. Legg merke til at avstemningsskalaen består av et dreiespole-instrument (i senter).

Avstemning skjer ved hjelp av et grovavstemningsratt med 1 MHz avstemningsområde og et finavstemningsratt med ca. 100 kHz avstemningspennvidde. Avstemningsenheten har en integrert krets i mellomfrekvensdelen og tre avstemte 450 kHz-kretser, videre automatisk følsomhetsregulering (AKR) og tilslutning til et S-meter. (Et S-meter = et signalstyrkemeter, dette angir de innkommende radiosignalers styrke.) 3. En kortbølgekonverter avstembar innen frekvensområdet 6,5— 22,5 MHz og med åtte faste oscilatorfrekvenser som muliggjør avstemning ved hjelp av den i punkt 2 omtalte avstemningsenheten innen følgende frekvensintervall: 6,5- 7,5 7,5- 8,5 8,5- 9,5 9,5-10,5 10,5-11,5 11,5-12,5 12,5-13,5 13,5-14.5

MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz

11 12 13 14 15 16 17 18

MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz

14,5-15,5 15,5-16,5 16,5-17,5 17,5-18,5 18,5-19,5 19,5-20,5 20,5-21,5 21,5-22,5

MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz 295

4. Beatoscilatorer for 500 kHz med elektronisk avstemning. Denne muliggjør mottaking av ”CW”, dvs. telegrafi med umodulert bærebølge og ”SSB”, dvs. ”single sideband”-telefoni (telefoni med enkelt sidebånd og undertrykt bærebølge). 5. Krystallkalibrator som gir kalibreringsignaler med 1 MHz intervaller innen hele kortbølgeområdet. Den gir samtidig kalibre­ ringsignaler med 100 kHz-intervaller innen området 3 500 kHz— 4 500 kHz som dekkes av avstemningsenheten i punkt 2. 6. Konverter for privatradio, skipsfart, politi, flyradio m.m. 7. FM-forsats med trykknappbetjening for tre forhåndsinnstilte stasjoner. Her inngår trykte spoler i selve kretsen, en integrert krets benyttes i MF-delen som har detektor av pulsregnende type. 8. Sender for radiostyring. 9. Mottaker for radiostyring.

Kombinasjonsmulighetene er mange

Ved dette opplegget av eksperimentapparaturen kan man ved hjelp av ulike kombinasjoner av plugginnenhetene bygge en rekke forskjel­ lige radiomottakere. Til å begynne med kan man starte oppriggingen av en kortbølgemottaker for frekvensbåndet 3,5—4,5 MHz. Denne Kan man komplettere med en såkalt beatoscilator — for å muliggjøre mottaking av umodulert telegrafi (”CW”) og enkel sidebånds telefoni (”SSB”). Ved hjelp av denne mottakeren kan man f. eks gjennomføre avlytting på amatørbåndet 3,5—3,8 MHz. Siden kan man bygge ut denne mottakeren med den tidligere omtalte kortbølgekonverteren — slik at man oppnår dobbel frekvensforvandling for kortbølgeområdet 6,5—22,5 MHz. Avstem­ ningen skjer ved hjelp av den omtalte 3,5—4,5 MHz radioenheten. Hvis man vil kan man komplettere denne mottakeren med en krystallkalibrator, dermed har man en ganske omfangsrik kommunikasjonsmottaker for en stor del av kortbølgeområdet. Man kan også sette sammen en enkel FM-mottaker med trykknappavstemning for tre ulike FM-sendere innen båndet 88-108 MHz MHz, en såkalt Pl, P2, P3-forsats. Plugginuenheten for FM-båndet er egentlig beregnet som tunerenhet i hifi-forsterkere av den typen som beskrives i boka Hifi-teknikk, men kan utmerket godt benyttes i forbindelse med den 1 W LF-forsterkeren som blir beskrevet i denne boka.

296

På samme måte kan flere forskjellige spesialmottakere bygges sammen ved hjelp av de konvertere av plugginntype som beskrives i boka. For eksempel kan nevnes mottakere for en del av den radiotrafikken man vanligvis ikke kan ta inn ved hjelp av "vanlige” mottakere, f.eks. politi, brannvesen, flytrafikk og annen radiotra­ fikk innen frekvensområdet 30-180 MHz. For den som ønsker å prøve mulighetene med fjernmanøvrering av apparater eller fjernstyrte modeller med radio, beskrives en enkel sender og mottaker på 27 MHz-båndet. Denne kan benyttes for enkel start-stopp-styring” — f.eks. for manøvrering av et kamera på avstand, - eller for proposjonaljtetsstyring - f.eks. fjernstyring av ror-mekanismen i en modellbåt.

Fortsett med egne eksperi­ menter De radioapparatene som er beskrevet i boka er utelukkende eksempler på hva man kan sette sammen ved hjelp av enkle byggekomponenter. Ettersom de forskjellige apparaters virkemåte blir utførlig beskrevet, skulle det ikke være problematisk for den som måtte ønske å eksperimentere på egenhånd - for å modifisere byggeklossene for andre frekvenser og trafikkslag enn de som er blitt oppgitt i boka. Forfatterens grunntanke er at ideen med byggeklossoppbygging av apparaturen skal stimulere til egne ideer og eksperimenter. Tilsvarende gjelder også for de omtalte anten­ nene; de kan uten videre omdimensjoneres for andre frekvensbånd og tilpasses en annen utforming enn den som er oppgitt i boka. Det er nettopp dette som er sjarmen med radio som hobby: det er store muligheter for egne eksperimenter.

297

I kapittel 23 nevnte vi at de apparater som beskrives i denne boka er bygd opp omkring et bestemt antall byggemoduler. Hver byggekloss utgjøres av en såkalt plugginnenhet som sattes inn i en kontaktstripe på en monteringsplate. Tilsammen danner plugginnenhetene ulike apparatkombinasjoner. Den byggeklossen som går igjen i de fleste apparatkombinasjoner er LF-forsterkeren. Den forsterker de signalene man får fra de forskjellige radioenhetene på en slik måte at signalene kan forsterkes og avlyttes i en høyttaler eller en høretelefon. LF-delen er kort og godt uunværlig ved radioeksperimentering og bør derfor være det første byggeobjektet man setter i gang med.

Prinsippskjemaet Prinsippskjemaet for den LF-forsterkeren vi her skal beskrive, vises i fig. 24.01. I denne forsterkeren inngår en integrert krets — IC — som klarer å yte en signaleffekt på 1 W i en tilsluttet "belastning” på 8 ohm bestående av en 8 ohms høyttaler eller høretelefon. 1 W signaleffekt er i de aller fleste tilfelle tilstrekkelig for avlytting av stasjoner f.eks. ved DX-mottaking, i alle fall er det tilstrekkelig ved bruk av høretelefon. Noen form for bass eller diskantkontroll har vi ikke ansett som nødvendig i et så lite apparat som dette, da det hovedsakelig skal benyttes til mottaking av fjerntliggende stasjoner. Den som ønsker å motta radiosendinger med bedre lydkvalitet enn hva tilfellet er ved hjelp av den lille forsterkeren som beskrives her, kan naturligvis bygge en mer avansert modell f.eks. en forsterkertype som beskrives i boka Hifi-teknikk. Men her bør det understrekes at man ved kortbølgemottaking sjelden kan oppnå

298

Høyttaler 8 ohm

24.01. Prinsippskjema for 1 W LF-forsterker Deleliste for 1 W LF-forsterker Cl = 4,7 nF ker C2 = 1 pF, 6 V, el-lyt C3 = 100 uF, 10 V, el-lyt C4 = 25 pF, 10 V, el-lyt C5 = 47 nF, polyk. C6 = 220 pF, 10 V, el-lyt C7 = 220 mF, 10 V, el-lyt C8 = 220 pF, 10 V, el-lyt

RI = 330 ohm, 1/2 W R2 = 220 ohm, 1/2 W R3 = 4,7 ohm, 1/2 W Rtl =25 kohm, trim

IC = TÅA 300

en lydkvalitet, som vil gjøre det lønnsomt å koste på en LF-del med gode data. Støy av ulike slag, fading, interferens, knaster og sus vil som regel gjøre lydkvaliteten så dårlig at den mottatte sendingen ikke kan gjengis på en praktisk måte i en hifi-forsterker. Den integrerte kretsen-IC (se fig. 24.01.) — som benyttes i LF-forsterkeren er av nøyaktig samme typen som benyttes i et par av de modellene som beskrives i den første delen av denne boka, f.eks. den interne telefonen. Derfor er det ikke noen grunn til å gå nærmere inn på hvordan denne kretsen er ”bygd” opp. Derimot kan det være matnyttig” å se på hvordan man kobler sammen en slik integrert krets. Det kreves nemlig en del omtanke ved oppkoblingen av den for at den skal virke på tilfredstillende måte. Inngangssignalet kobles til ben 7 på kretsen via en liten kondensator C2 på 1 //F (el-lyt). Utgangssignalet kobles til ben 2 via en kondensator C7 på 220 uF (el-lyt). Man bør ha en belastning som er mindre enn 8 ohm, 299

ellers vil man lett kunne overbelaste kretsen ved at den blir overopphetet og tar skade. For at man skal få med frekvenser ned til 100 Hz ved 8 ohm’s belastning må reaktansen for kondensa­ toren C7 være høyst 8 ohm — ved denne frekvensen. En 220 /jF kondensator har en reaktans på ca. 7,5 ohm ved 100 Hz og kan derfor benyttes. Om man er fornøyd med mindre bass kan man benytte en kondensator på 100 ai F, men da får man bare med bassfrekvenser ned til 200 Hz, noe som likevel er tilstrekkelig ved gjengivelse av tale og telegrafi. 30—300 gangers forsterkning

Den forsterkningen man får i den integrerte kretsen bestemmes av motstanden RI som inngår i en motkoblingskanal. (Kondensa­ toren C4 på 25 uF, som er en sperrekondensator, må være med for at arbeidspunktet ikke skal forskyves i den integrerte kretsen). Den forsterkningen man oppnår ved ulike verdier av RI er for resistansverdier over ca. 50 ohm omtrent 15 000/R3, dvs. ca. 300 ganger for R3 = 47 ohm, og ca. 150 ganger for R3 = 100 ohm og tilsvarende ca. 30 ganger for R3 = 470 ohm. Dette betyr at man oppnår 1 W signaleffekt ved følgende inngangssignaler på kretsen ved ulike resistansverdier for R3.

R3

Inngangssignal som leverer 1 W utgangseffekt

47 ohm 100 ohm 330 ohm 470 ohm

8 mV 16 mV 50 mV 80 mV

Kretsen tilkobles til 10 V arbeidsspenning, og ben 4 går direkte til + 10 V. Ben 5 går via R2, en 220 ohm motstand til + 10 V. Ben 10 og 1 tilkobles til 0 V (+). 9 V arbeidsspenning går like bra. Stabiliseringskretser For at kretsen ikke skal gå i selvsving må man koble inn en del stabiliseringskomponenter. C3 = 100 mF kobles mellom ben 6 og

300

jord (0 V). C5 på ca. 47 nF kobles mellom ben 2 og jord. Dessuten bør en elektrolyttkondensator på 220 pF kobles inn mellom ben 5 og 2. En tilsvarende elektrolyttkondensator C8 på 220 pF bør kobles parallellt over strømkilden hvis denne består av et tørrelement, dette for å forhindre tilbakekobling via strømkilden når batteriet begynner å bli utladet og dermed får en høyere indre resistans. Over inngangen bør man ha en keramisk kondensator Cl på ca. 4,7 nF for å forhindre selvsving ved høyere frekvenser. Tilslutt er det nødvendig med en trimmemotstand Rtl mellom ben 9 og 2 for innstilling av hvilestrømmen igjennom den integrerte kretsens sluttransistorer. Kretsens totale arbeidsstrøm ved 9 V skal ligge omkring 8mA når apparatet er uten signaltilførsel. Ved 1 W utgangssignal øker strømmen til ca. 180 mA ved 8 ohm belastning på utgangen. Inngangsimpedansen for den integrerte kretsen er ca. 15 kohm, noe som fører til at man må benytte en relativt lavohmig volumkontroll på kretsens inngang, her vil ca. 10 kohm være passe.

Kretskort Forsterkeren utgjør en byggekloss i form av et lite kretskort. Korter utgjør en plugginnenhet, forsynt med tre foliekontakter som passei til tilsvarende kontaktstifter lengst til høyre på monterings­ platen. Se fig. 24.02 og 24.03. Av kontaktene benyttes to til

24.02. Kretskort for 1 W-forsterkeren i fig. 24. 01

301

24.03. Plasseringstegning for kompenentene på kretskortet for 1 W-forsterkeren.

forsyning av arbeidsspenningen + 9 V og 0 V. Videre finnes det to loddestifter som formidler signal fram til høyttaleren, eller even­ tuelt en jackplugg for høretelefon. Til slutt finnes det to loddestifter som utgjør forsterkerens inngang. Til disse tilkobles uttakene på et 10 kohm potensiometer, dette fungerer som apparatets volumkontroll.

24.04. Det ferdig koblede kretskortet.

302

Høyttaler

24.05. Slik kobles 1 W-forsterkeren til batterier, høyttalere og volumkontroll.

Kretskortet behøver naturligvis ikke å plugges inn på en monteringsplate, man kan også anvende det separat. Men da må man lodde tilkoblingstråder til de kontaktpunktene som er beregnet for monteringsplatens kontaktstifter + 9 og 0 V. Disse koblingstrådene forsynes i sin andre ende med tilsvarende egnede kontaktskruer for den strømkilden man tenker å anvende, f.eks. to seriekoblede batterier (lommelyktbatterier). Se fig. 24.05.

Test Ved avprøving av forsterkeren kobler man først et amperemeter i sene med tilkoblingsledningene på + 9 V til selve strømkilden. På den måten kan man lese av det totale strømforbruk. Samtidig kobler man inn belastningen som må ha minst 8 ohm resistans. Kortslutt deretter de to inngangsfiltrene på kortet, slik at man ikke slipper støyspenningen inn på kretskortets inngang. Deretter vris trimmepotensiometeret Rtl. Strømmen som avleses på instru­ mentet vil da varieres, og nå gjelder det å innstille Rtl slik at den totale strømmen som går gjennom instrumentet holder seg på 8 mA. Dermed er forsterkeren ferdig til bruk. Har man tilgang til en signalgenerator kan man, når man legger et 30 mV signal på forsterkerens inngang, kontrollere at man får et godt lydsignal i 303

høytaleren. Man kan også provisorisk teste forsterkeren ved at man berører den varme stiften ”1” på inngangen — altså den loddestiften som ikke er jordet, men som via C2 går til ben 7 på den integrerte kretsen. Man skal da høre en ganske kraftig brum i den tilkoblede høyttaleren eller høretelefonen. Angående strømkilden for forsterkeren gjelder det at den bør kunne levere ca. 250 mA uten at spenningen varierer nevneverdig. Derfor bør man ikke benytte 9 V batterier med liten kapasitet av den typen som benyttes i små transistorapparater. Risikoen er at batterienes polspenning skal synke ved "belastningstopper” (kraftige utgangssignaler) slik at zenerdiode-kretsene i de radioenhetene som blir omtalt senere får så lav spenning at spenningsstabiliseringen i disse opphører. Dette kan innvirke på radioenhetenes oscillatorfrekvenser fordi disse er elektronisk styrt ved hjelp av en såkalt kapasitetsdiode. Dette kan igjen føre til utrivelige frekvensvariasjoner i form av forflytning av stasjonene på skalaen. Dette fører til ustabil mottaking av stasjonene.

304

Slik blandes signalene

I begynnelsen av denne boka beskrives en enkel kortbølgemottaker bestående av et tilbakekoblet HF-trinn + detektor og LF-trinn. Dette er en kortbølgemottaker som man kan ha mye glede av. Det skal imidlertid ikke skjules at man med denne mottakeren ikke får så høy følsomhet og heller ikke så høy selektivitet som ønskelig. For å oppnå høyere følsomhet og selektivitet må man ty til en annen mottakertype, nemlig superheterodynmottakeren. Årsaken til den utilstrekkelige selektiviteten, er at man ved kortbølgefrekvensen ikke kan få fremstilt kretser som har tilstrekkelig høye Q-verdier for at båndbredden, som jo er bestem­ mende for mottakerens evne til å skille de forskjellige stasjonene fra hverandre, skal bli tilstrekkelig liten. Se kap. 10 og 13. I en rett mottaker, forsterker man den frekvensen som man mottar fra antennen direkte. Denne frekvens er på kortbølgen så høy som 15—30 MHz. For å få en båndbredde på 1500 Hz må man arbeide med kretser med Q-verdier omkring 10 000, en ganske umulig verdi. I superheterodyn-mottakere unngår man dette problemet ved å transformere signalfrekvensen til en fast verdi, den såkalte jjiellomfrekvensen. Fig. 25.01 viser et blokkskjema for en superheterodyn-mottaker. Man blander den innkommende ”signalfrekvensen ’ fs, med en signalfrekvens (fo) som fremkalles i et lokaloscillatortrinn. Dette trinnet fungerer som en liten radiosender i miniatyr, og frembringer signalspenning, (benevnt som oscillatorspenning) av samme type som den innkommende signalspenningen, men av en annen frekvens. Begge signalspenningene, dels den innkommende, dels den lokalt frembrakte, blandes i et såkalt blandetrinn, hvor man frembringer nye signalspenninger. Vi får en 20 — R adio teknikk

305

Oscillatorkretsavstemming

25.01. Blokkskjema for en superheterodyn-mottaker.

vekselspenning med frekvens lik summen av de blandede signalfrekvensen fo + fs, og en vekselspenning med frekvens lik differensen, fo — fs, mellom signalenes frekvens. Vanligvis skiller man ut differensefrekvensen, fo—fs, og benyt­ ter den som en såkalt mellomfrekvens, fm. Den forsterkes opp i den såkalte mellomfrekvensforsterkeren eller MF-forsterkeren som den også kalles. MF-forsterkeren har et antall resonanskretser som er avstemt til en fast frekvens, og man har valgt denne så pass lav — 455 kHz er en vanlig MF-frekvens — at man uten vanskelighet kan oppnå en tilstrekkelig liten båndbredde med rimelige verdier på kretsenes Q-verdier. Jo lavere mellomfrekvens man velger, desto smalere båndbredde og høyere selektivitet vil man oppnå. Nå vil man jo ha en mottaker som kan avstemmes innen et helt frekvensbånd, derfor må man med spesielle kunstgrep se til å få

306

fram et konstant mellomfrekvenssignal når man endrer mottake­ rens avstemning. Dette gjøres ved at man ser til at mottakerens lokaloscillator avstemmens til en frekvens som stadig ligger på en avstand = mellom frekvensen fra det mottatte signalets frekvens. Har man for eksempel mellomfrekvensen 455 kHz, må man ha lokaloscillatorfrekvensen løpende på 455 kHz over eller under den mottatte signalfrekvensen. Ved f.eks. 15 MHz kan oscillatoren ligge på 15,455 MHz. Forskjellen i frekvens er altså 455 kHz. Prinsippet for en superheterodyn-mottaker er således det at man overfører eller transformerer den mottatte signalfrekvens til en fast mellomfrekvens. Denne transporterte signalfrekvens forsterkes siden i et mellomfrekvenstrinn. Deretter blir den likerettet i en diodedetektor, som fungerer på lignende måte som detektortrinnet i kap. 13. Lavfrekvensspenningen som man på denne måten oppnår, forsterkes deretter i en LF-forsterker. Fordelen med dette er at det er mye lettere å bygge en forsterker med tilstrekkelig høy selektivitet og forsterkning hvis det bare er nødvendig å dimensjonere den for en fast frekvens. De avstemte kretsene i MF-forsterkeren er avstemt en gang for alle til mellomfrekvensen, og selvfølgelig blir da også selektiviteten og forsterkningen den samme, uansett hvilken signalfrekvens man tar imot. Man må naturligvis passe på at når man endrer avstemningen for den mottatte signalfrekvensen, så må man samtidig endre oscillatorspenningens frekvens. Dermed har man alltid samme konstante avstand i frekvens (= mellomfrekvensen) mellom dem. Man kan altså ha to atskilte avstemningskontroller; en for oscillatorkretsen og en for signalkretsen. Se fig 25.01. Når man eksempelvis skal ta inn 15 MHz stiller man således inn lokaloscillatoren på 15,455 MHz og kontrollen for signalkretsen på den ønskede frekvensen 15 MHz. Dette er jo en smule upraktisk, og man bruker derfor å koble lokaloscillatorkretsens- og signalkretsens avstemningskondensatorer sammen slik at de alltid ”følger hverandre” på 455 kHz frekvensavstand. Se fig. 25.02. Frekvensforskjellen mellom begge kretsene blir derfor alltid eksakt 455 Hz, uavhengig av hvordan disse er innstilt. Nå er det å bemerke at når man stiller inn lokaloscillatoren på en bestemt

307

25.02. Ved samtidig å avstemme signalkrets og oscillatorkrets slik at avstanden i frekvens mellom disse alltid er 455 kHz forenkler man av­ stemningen av en superheterodynmottaker ganske betraktelig.

frekvens, så er det alltid to signalfrekvenser som med denne lokaloscillatorfrekvensen gir en differansefrekvens = 455 kHz, en signalfrekvens fsl som ligger 455 kHz under og en signalfrekvens fs2 som ligger 455 kHz over lokaloscillatorfrekvensen. Om vi har en lokaloscillatorfrekvens som er = 15 455 kHz kommer såvel signalfrekvensen 15 000 kHz som signalfrekvensen 15 910 kHz å gi en differansefrekvens = 455 kHz. Dette betyr at man med samme innstilling på lokaloscillatoren kan transportere til mellom frekven­ sen dels signaler som ligger 455 kHz under oscillatorfrekvensen, dels signaler som ligger 455 kHz over denne frekvensen. Hvis signalfrekvensens selektivitet er utilstrekkelig kommer man til tross for at signalfrekvensen er innstilt på 15 000 kHz, til å få et signal også ved den såkalte speilfrekvensen 15 910 kHz. Se fig 25.03a. Om Q-verdien til signalfrekvensen, avstemt til 15 MHz, er

308

15.910

25.03. Et signal ved speilfrekvensen i en superheterodyn-mottaker dempes i signalkretsen mer jo større selektivitet denne er i stand til å oppvise.

a) Dempingen hvis en avstemt signalkrets Q = 15 benyttes vid signalfre­ kvensen 15 MHz. MF - 455 kHz. b) Dempingen hvis en signalkrets Q = 30 benyttes ved samme signalfrekvens og mellomfrekvens.

15, får man inn et signal ved speilfrekvensen med ca. 30 % av den styrken som det skulle hatt om det hadde ligget ved signalfrekven­ sen. Denne speilfrekvensdempingen er utilstrekkelig, signaler ved speilfrekvensen går inn med stor styrke samtidig med det ønskede signalet. Dette er en alvorlig ulempe som man må ta med seg når det gjelder mottakere av denne typen. To måter å oke speilselektiviteten på

Dette problemet kan unngås på to måter: 1. Ved at man øker selektiviteten i de kretsene foran blandetrinnet som er avstemt til den ønskede signalfrekvensen. 309

25.04. Et signal ved speilfrekvensen dempes kraftigere om man velger en høyere mellomfrekvens. a) Forholdet ved mellomfrekvensen 455 kHz, signalfrekvens 15 MHz, Q-verdi i signalkretsen 15. b) Forholdet ved mellomfrekvensen 4 MHz, samme signalfrekvens og Q-verdi i signalkretsen.

2. Ved å øke mellomfrekvensen. Hvis man øker selektiviteten i de kretsene som foran blandertrinnet er avstemt til signalfrekvensen, øker man den dempingen som oppstår foran speilfrekvensen fordi et eventuelt signal ved denne frekvens dempes kraftigere og ikke forstyrrer det ønskede signalet. Se fig 25.03b. Hvis man øker mellomfrekvensen, øker man avstanden mellom signalfrekvens og speilfrekvens. Denne frekvensavstanden er som det fremgår av forannevnte lik den dobbelte mellomfrekvensen. Om mellomfrekvensen = 455 kHz blir speilfrekvensen 910 kHz fra den ønskede frekvensen. Se fig. 3.04a. Hvis man benytter seg av arbeidsfrekvensen 4 MHz blir avstanden til speilfrekvensen 8 MHz. Se fig. 3.04b. Jo lengre bort fra den ønskede frekvensen mottake­ rens speilfrekvens ligger, desto sterkere kan man dempe den 310

Signal 1 (450 kHz)

Signal 2 (455 kHz)

25.05. Eksempel på interferens. Om to signaler, f.eks. et innkommet MF-signal (2) med frekvensen 455 kHz og et lokalt frembrakt oscillatorsignal med frekvensen 450 kHz blandes, oppstår det -ef differansesignal som er hørbart (5 kHz).

sistnevnte frekvensen i og med at speilfrekvensene kommer til å ligge lengre og lengre ned på "flanken” — av signalkretsenes resonanskurver.

Interferens Om man blander to frekvenser og disse ligger tett inntil hverandre på frekvensskalaen, er det innlysende at differansefrekvensen blir relativt liten. Om de to signalenes frekvenser er så nærliggende at differansefrekvensen faller innen det hørbare området, kan man overføre denne differansefrekvensen til en LF-forsterker og dif­ feransefrekvensen blir da hørbar i en tilsluttet høyttaler. Det hørbare differansesignalet som oppnås på denne måten går ofte under betegnelsen interferens. Blanding av signaler som gir hørbar interferens benyttes ofte innen radioteknikken. Et typisk eksempel på dette er de såkalte beatoscillatorene. Disse benyttes til å omforme umodulerte radiosignaler fra telegrafisendere til hørbar lyd. Interferens som gir såkalt O-svingning utnyttes også ved kalibrering av mottakere med kjente kalibreringssignaler, f.eks. en krystallkalibrator. Mer om dette i neste kapittel. Siden vi nå har lært oss litt om kunsten å blande signaler kan vi begynne å ta for oss våre kunnskaper på noen praktiske problemer. 311’

I neste kapittel skal vi se hvordan vi skal benytte de kunnskapene vi har ervervet oss til å bygge en superheterodyn-mottaker beregnet for frekvensbåndet 3,5-4,5 MHz. I denne inngår atskillige kretser og koblinger som utgjør gode eksempeler på hvordan man blander signaler på ulike måter.

312

26

Bygg en mottaker for 3,5-4,5 MHz

Etter den orienteringen som ble gitt i kap. 25 om superheterodynmottakerens prinsipp, bør vi nå være modne for å begynne med eksperimenter med superheterodyn-radiomottakere. Vi skal be­ gynne med en superheterodynmottaker for frekvensbåndet 3,5-4,5 MHz. Frekvensbåndet 3,5-4,5 MHz kan ikke tas inn med en vanlig mottaker, med lang-, mellom- og kortbølgebånd. Det finnes imidlertid en rekke interessante ting å lytte til på dette båndet, se tab 26.01 og fig 26.02. Dessuten kan mottakeren lett kompletteres slik at den dekker et betydelig større frekvensområde hvor den inngår som en ”byggekloss” i den kommunikasjonsmottaker for kortbølgebåndet 6,5-22,5 MHz som blir beskrevet i kapittel 28. Siden vi tidligere har bygget en LF-forsterker, er det kun den egentlige radiodelen vi behøver å befatte oss med. Skjemaet for radiodelen, som omfatter et blandertrinn og en MF-del samt en detektor, vises i fig 26.03. Frekvensbånd, Hz 3 500-3 600 3 600-3 800 3 800-3 900 3 900-4 000

4 000-4 063 4 065—4 438 4 438-4 500

Beregnet for

Amatørradio (bare telegrafi) Amatørradio (telefoni m.m.) Radiotrafikk mellom faste stasjoner, også mobil radiotrafikk samt flyradiotrafikk Rundradio, også flyradiotrafikk og radiotrafikk mellom faste stasjoner Radiotrafikk mellom faste stasjoner. Delvis lydradio Skipsradiotrafikk. Delvis lydradio —Skipsradiotrafikk, flyradiotrafikk m.m.

26.01. Ulike former for radiotrafikk innen frekvensområdet 3,5-4,5 MHz på kortbølge.

313

Fast og mobil radio-

Amatørradio m.m.

trafikk

Lydradio

Fast radiotrafikk

Skipsradiotraf i kk

Fast og mobil radiotrafikk

4,5 M 4,063 MHz

4,438 MHz

26.02. Diagrammet viser en rekke ulike former for radiotrafikk som finnes innen frekvensbåndet 3,5—4,5 MHz. En rekke lydradiosendere finnes på frekvensbåndet 3900—4000 kHz, men russiske og kinesiske lydradiosendere finnes også på fiskeribølgen. På fiskeribølgen 4063-4438 kHz sender kystradiostasjoner telegrafi i frekvensintervallet 4238-4368 kHz og telefoni på frekvensbåndet 4368-4438 kHz. Skip sender anrop på frekvensbåndet 4177-4187 kHz, (telegrafi), telefonipå 4063-4133 kHz (SSB på 4133—4140 kHz), telegrafi på 4140-41 77 kHz og 4187-4238 kHz. Amatørene er hovedsakelig tildelt frekvensbåndet 3500-3600 kHz for telegrafi og 3600-3800 kHz for telefoni (oftest SSB). Amatører i USA har ogsa tillatelse til å benytte 3800-4000 kHz.

Virkemåten Virkemåten for radioenheten for 3,5—4,5 MHz skal først forklares i forbindelse med blokkskjemaet i fig. 26.04. I første rekke gjelder det å huske det som ble gjennomgått i forrige kapittel om kunsten å blande signaler. Fra antennen kommer signalene inn på en krets som er avstemt til signalfrekvensen. Fra denne går signalene videre til et blandertrinn. Blandertrinnet får også en signalspenning fra lokaloscilla­ toren som tilføres blandertrinnet via et bufferttrinn. Dermed blandes signalene (oscillatorsignalene) med de innkommende signalene. Som vist i kap. 24 oppstår det når to signaler blandes, dels et differansesignal, dels et sumsignal. Det første har en frekvens som utgjør differansen mellom de blandede signalenes frekvenser, det sistnevnte signalet er summen av de blandede signalenes frekvenser. På blandertrinnets utgang er det innkoblet en krets som er avstemt til en relativt lav mellomfrekvens, 500 kHz. I og med at signal- og oscillatorkretsene er dimensjonerte på en slik måte at forskjellen mellom disse er 500 kHz når mottakeren er avstemt, får man som resultat at differansefrekvensen opptrer forsterket i den

314

6

Oscillator (T3)

|)

26.03. Blokkskjema for radioenheten i fig 26.04.

til 500 kHz avstemte kretsen i blandertrinnets utgang. Sumfrekvensen derimot ligger så langt fra den avstemte resonansfrekven­ sen at den ganske enkelt blir kortsluttet. Det mellomfrekvente signalet som kommer fra blandertransistoren forsterkes siden i en mellomfrekvensforsterker med avstemte kretser som alle er avstemte til 500 kHz. Det forsterkede signalet tilføres deretter en detektor av samme type som benyttes i den enkle mottakeren for lokalmottaking som ble beskrevet i kap. 23. Etter signaldetektoren tilføres signalet en volumkontroll, og fra denne en LF-forsteker, f.eks. lik den vi beskrev i kap. 25.

Blander- og oscillatortrinnene

Og så til prinsippskjemaet. Se fig 26.04. Blander- og oscillatorkretsene er beregnet for elektronisk avstemning ved hjelp av 315

I

26.04. Prinsippskjema for radioenhet med avstemning med kapasitansdioder innen frekvensbåndet 3,5-4,5 Mhz. Mellomfrekvens er 500 kHz med fire enkle MF-kretser. AP R-system og S-meter. Dreiespoleinstrumentet er forsynt med avstemningsskala.

Deleliste for mottakerenhet 3,5-4,5 MHz Cl

C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CIO Cl 1 Cl2 Cl3 C14 Cl5 Cl6 Cl 7 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24

C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 RI R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

= 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % = 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % =10 nF, 12 V, ker, skiv =10 nF, 12 V, ker, skiv = 68 pF, 50 V. ker, skiv ±20 % = 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % =10 nF, 12 V, ker, skiv = 33 pF, 50 V, ker ±10 % = 10 nF, 12 V, ker = 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % = 0,1 ptF, 30 V, ker, skiv = 1 nF, 50 V, ker, stående ± 20 % = 0,1/iF, 30 V, ker, skiv = 0,1 [1F, 30 V, ker, skiv = 10 nF, 12 V, ker, skiv = 0,1/Æ, 30 V, ker, skiv = 1 nF, 500 V, styroflex, ±5 % = 33 pF, 50 V, ker ±10 % = 1 nF, 500 V, styroflex, ±5 % = 0,1/rF, 30 V, ker, skiv = 0,1/1F, 30 V, ker, skiv = 0,1 ^F, 30 V, ker, skiv = 68 pF, 50 V, ker, skiv el. rør ±20 % = 4,7 pF, ker, 50 V, ker, skiv el. rør ±20 % = 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % = 0,1 pF, 30 V, ker = 10 nF, 12 V, ker, skiv = 0,1 a) osv.

25 - Radioteknikk

385

En horisontal antenne, hvor lengden er omkring en halv bølgelengde (halvbølgeantenne, se fig 30.05) eller kortere, viser størst effektivitet i en retning vinkelrett på antennens akse. Dette fordi den er ganske ufølsom for stråling som faller inn i antenneaksens retning. Hvordan en antennes effektivitet varierer i de forskjellige retningene, kan man lese ut av antennens strålingsdiagram. Dette viser hvor stor spenning som antennen avgir for en innstråling av konstant styrke som faller inn mot antennen i ulike retninger. Se fig 30.06.

30.07. Eksempel på horisontalt (a) og vertikalt strålingsdiagram (b) for horisontal antenne, med en lengde lik eller mindre enn en halv bølgelengde. Antennen er strukket i retningen vest-øst. Den beste innstrålingen fra nord og sør. Signalstyrken representeres av strekket A-D. Stråling fra NV og NØ noe dårligere (dvs. strekket A-C henholdsvis A—E). Stråling fra VSV gir svakt antennesignal (= strekningen A-B). Rombølger med stor innfallsvinkel gir høyt antennesignal (strekningen A-F). Rombølger som kommer inn fra øst med lavere innfallsvinkel tas inn betydelig dårligere (strekning A-G).

386

I fig 30.07 vises to strålingsdiagram for en halvbølgeantenne som er strukket i vest-østlig retning. Det øverste diagrammet har gyldighet for stråling som faller inn mot antennen med en vinkel på ca. 15 grader. Det er ved denne vinkel stråling fra fjerntliggende kortbølgesendere kommer inn. Det nedre diagrammet har gyldig­ het før stråling som kommer inn i et vertikalt plan gjennom antennen, det såkalte vertikalstrålingsdiagrammet.

Antennelengden påvirker strålingsdiagrammet Antennens lengde i forhold til de mottatte radiobølgenes dimen­ sjon påvirker i stor utstrekning strålingsdiagrammets utseende. I fig 30.08—30.11 vises forskjellige strålingsdiagrammer for en rekke antenner, en halvbølgeantenne, en helbølgeantenne (antennens lengde = en bølgelengde) og en 3/2-bølgeantenne (antennens lengde = 3/2-bølgelengder) samt en 2-bølgeantenne (antennens lengde = 2-bølgelengder). Disse diagrammene gjelder for stråling som har en innfallsvinkel på 15 grader. Det er ved denne infallsvinkel at fjerntliggende sendere kommer inn, ettersom denne stråling kommer inn via ionosfæren. Med strålingsdiagrammene i fig 30.08-30.11 som utgangspunkt kan man avgjøre hvordan man bør orientere en kortbølgeantenne for at man skal oppnå best mulig mottaking av de ønskede stasjoner i en bestemt retning. Man kan da tenke seg at en antenne med en lengde på 20 m, som ved eksempelvis 7 MHz (40 m bølgelengde) er en halv bølgelengde lang, blir en hel bølgelengde lang ved 14 MHz (20 m bølgelengde) og 3/2-bølgelengder lang ved 21 MHz (13 m bølgelengde). For frekvenser under 7 MHz blir antennen kortere enn en halv bølgelengde, men den får da et strålingsdiagram som stort sett stemmer overens med halvbølgeantennens. Frekvenser hvor antennens lengde faller mellom en halv og en hel bølgelengde gir et strålingsdiagram som blir en mellomting mellom strålingsdiagrammene for halvbølgeantennen og helbølgeantennen. Det samme er tilfelle dersom antennelengden blir noe mellom helbølge- og 3/2-bølgelengde. Deretter er det om å gjøre å få klarlagt hvilken retning man specielt er interessert i når det gjelder kortbølgemottaking. Vi må da ta en 387

titt på de store sirkelkartene som er plassert til slutt i denna boka. Legg merke til at når det gjelder meget fjerntliggende stasjoner, er det slett ikke sikkert at den veien radiobølgene går (langs stor­ sirkelen) faller sammen med den kompassretning som man tenker seg at de aktuelle stasjonene skulle ligge i Eksempelvis er storsirkelretningen Norge-Alaska rett nordlig i Norge. Av storsirkelen frem­ går det også at antennen bør være effektiv i retning NV for at man skal få inn USA-senderen. Land i nordre Sør-Amerika går best inn med en antenne som gir best effektivitet i rett vestlig retning. Japan nås best med en antenne som har retningen NØ. Av strålingsdiagrammene i fig 30.08-30.11 fremgår det at når en antenne blir lengre enn en 1/2-bølgelengde, blir strålingsdia­ grammene temmelig innviklede med stadig flere strålingsminima og strålingsmaksima. Dette betyr at det blir vanskligere å forutse en slik antennes retningsvirkning med særlig sikkerhet. Man kan jo ikke avgjøre om man får maksimal effektivitet i den ønskede retningen. De mange forskjellige strålingsmaksima og strålings­ minima endrer seg dessuten raskt ved stigende frekvens. En antenne som omfatter flere bølgelengder er derfor ikke hensikts­ messig dersom man ønsker å ta imot innen et videre frekvensom­ råde. En antenne som for den høyeste frekvens man ønsker å ta imot utgjør en halv bølgelengde og som for kortere frekvenser utgjør en stadig mindre brøkdel av en bølgelengde, er å foretrekke. Strålningsdiagrammet for en slik antenne er stort sett konstant, uav­ hengig av frekvensen. Selv om en slik antenne ikke er like effektiv ved lavere frekvenser som en lengre antenne, kan man delvis kompensere dette med øket forsterking i mottakeren. Også fra andre sider er en kortere mottakingsantenne å foretrekke. Det er lettere å tilpasse en slik antenne til det første trinnet i en mottaker uten at man risikerer misstilpassning som lett inntreffer hvis man tilkobler en lengre antenne til inngangskretsen i en mottaker med flere signalkretser. Har man en enkel mottaker, for eksempel en detektormottaker uten HF-trinn med relativt liten forsterkning og med kun en avstemt signalkrets, kan man imidlertid ha nytte av en antenne som er lengre enn en halv bølgelengde. En slik antenne kan uten vanskelighet kobles fastere til mottakeren uten at ”skjevavstemningen” bebøver å være noe 388

problem. Imidlertid gjenstår ulemper med et strålingsdiagram som blir stadig mer splittet ved stigende frekvens. Det bør imidlertid understrekes at de diagrammene som er vist i fig 30.08—30.11 er beregnet uten at man har tatt hensyn til jordoverflatens reflekterende virkning. Man kan derfor ikke regne med at de strålingsegenskaper man får i en antenne er de samme som de som kan leses ut av de avbildede strålingsdiagrammene. Skjermede jordede gjenstander gjør at strålingsdiagrammet modifi­ seres i en viss utstrekning.

Antennens aksel

30.0 8. Strålingsdiagram for en halvbølgeantenne (antennens lengde = en halv bølgelengde, 15 graders innfallsvinkel).

Antennens aksel

30.0 9. Strålingsdiagram for en hel bølgeantenne (antennens lengde er en hel bølgelengde. 15 graders innfallsvinkel, se fig 30.04).

389

Antennens

aksel

30.10 . Strålingsdiagram for en 3/2-bølgeantenne (antennens lengde = 3/2bølgelengde, 15 graders innfallsvinkel, se fig 30.04).

Antennens

aksel

30.11 . Viser et strålingsdiagram for en 2-bølgeantenne, (antennens lengde er 2 hele bølgelengder, 15° innfallsvinkel, se fig 30.04).

Antennens lengde Antennelengden er for en halvbølgeantenne ikke nøyaktig halvbølgelengde, men litt kortere avhengig bl.a. av den såkalte forkortningsfaktoren. Når det gjelder ordinære antenner, utført med 2 mm kobbertråd og som arbeider på frekvenser opp til 30 MHz, skal disse være 5 % kortere enn bølgelengden ved den aktuelle frekvensen. Eksempel: For frekvensen 7 MHz er bølgelengden 21,4 meter. En halvbølgeantenne for 7 MHz skal være (5/100) 21,4 meter =

390

1,07, dvs. ca. 1,1 meter kortere. Antennens lengde blir med andre ord 21,4—1,1 = 20,3 meter. I fig 30.12 vises målene for et antall senterfødede antenner som med 300 ohms båndkabel som nedføring, er egnet ved kortbølgemottaking. Antennen i fig 30.12a har en lengde som er lik en halv bølgelengde ved frekvensen 11,5 MHz (”25 meterbåndet”) og har da det strålingsdiagrammet som vises i fig 30.07.

30.12 . Senterfødet antenne med nedføring av 300 ohms båndkabel, a) er beregnet for 25-m-båndet, b) er beregnet for 16- og 19-m-båndet, c) er beregnet for 40- og 13-m-båndet.

391

Antennen i fig 30.12b er en halvbølgeantenne ved frekvensen 17 MHz og fungerer godt både på 16- og 19 metersbåndet. Retningsdiagrammet vises i fig 30.07. Antennen i fig 30.12c er en halvbølgeantenne ved 7,5 MHz og 3/2-bølgeantenne ved ca. 21,5 MHz (13 metersbåndet). Retningsdiagrammet er som vist i fig 30.06 ved 7,5 MHz og som vist i fig 30.08 ved 21,5 MHz. Alle disse antennene har lavohmig fødeimpedans ved de oppgitte frekvensene. Det går godt an å tilkoble dem direkte til den 6,5—22,5 konverteren, som ble beskrevet i kapittel 28. Antennene fungerer bra selv ved frekvenser lavere enn halvbølgefrekvensen men effektiviteten avtar jo lengre unna halvbølgefrekvensen man arbeider. For å oppnå best mulig resultat burde man egentlig ha en hel ”antennefarm”. Dette er naturligvis umulig av praktiste grunner. Vi må derfor finne et kompromiss. Man kan for eksempel benytte en antenne av samme type som den som vises i fig 30.12a for hele kortbølgeområdet. Men i denne sammenheng gjelder det å sørge for at antenneimpedansen ikke skjevavstemmes eller demper inngangskretsen. Har man en mot­ taker med to signalkretser slik som tilfellet er med den kortbølge­ konverteren som er omtalt i kapittel 28, innebærer en skjevavstemning av den ene (f.eks. inngangskretsen) en reduksjon av mottake­ rens følsomhet. Demping av den ene kretsen fører dessuten til dårligere speilselektivitet. I den nettopp omtalte kortbølgekonver­ teren tilkobles antennen via en tilpasningsspole. Dette bidrar til at påvirkningen fra antennen på den første signalkretsen blir ubetydelig. Har man derimot kun en signalkrets for eksempel i en detektormottaker uten HF-trinn, eller utelukkende en separat avstemt signalkrets i en superheterodyn, kan man tolerere ganske stor innvirkning av antenneimpedansen i signalkretsen. Dette fordi vi da fremdeles kan etteravstemme denne til ønsket frekvens. Men uansett må man ikke se bort fra risikoen for at speilselektiviteten kan bli dårligere ved altfor kraftig demping av signalkretsen. Når det gjelder å bedømme hvordan man skal impedanstilpasse en antenne til en mottakerinngang eller — med andre ord — hvor fast eller løst man skal koble antennen til inngangen på mot-

392

takeren, er det av interesse å vite hvordan de elektriske egen­ skapene til en antenne forandrer seg med frekvensen. Fig 30.13 viser hvordan impedansen til en senterfødet antenne, hvor lengden er = en halv bølgelengde ved frekvensen 11,5 MHz, varierer med frekvensen innen kortbølgeområdet. Dette at antenneimpedansen varierer så kraftig med frekvensen gjør det ganske problematisk å få et fullgodt resultat innen hele kortbølgeområdet ved hjelp av bare en antenne. Det går bra så lenge man arbeider med frekvenser i nærheten av antennens ”halvbølgefrekvens”, men ved frekvenser i nærheten av ”helbølgefrekvensen” blir effektiviteten dårligere.

z™'13' D/agrammet viser hvordan impedansen Z og resistansen Rien 12 4 m hal8v ahof.npie VnriTr med frekvensen. Ved 11,5 MHz hvor antennen er Tn Øker til over^ OO^ohrn CU' 65 °hm °S rent resistiv- Den Ved frekvenser under 11 *ÅjMhZ hvor antermen er bølgelengde lang, mellom 11 5 oP?l ^HZ er lmPedanse” kapasitiv, ved frekvenser mcLLvm iiog MHz induktiv.

393

Nedføringen

I denne sammenheng må man tenke på en ting: De senterfødede antennene som vi nå har omtalt, ”mates” via en nedføring bestående av en 300 ohms båndkabel. Forholdene i et slikt antennesystem blir temmelig komplisert fordi man nå har to punkter hvor man får tilpasningsproblemer, ett ved tilkoblingen mellom antenne og nedføringskabel og ett ved mottakerinngangen. Den impedansen nedføringskabelen har i den ene enden er nemlig avhengig av hvilken impedans som er tilkoblet i den motsatte enden. Nedføringskabelens lengde har også sin betydning. Det er ikke lett å få til en kobling mellom antennesystemet og kortbølgemottakeren som på den ene siden sørger for god effektoverføring og som på den andre siden ikke påvirker inngangskretsen på en slik måte at mottakerens selektivitetsegenskaper reduseres mer enn høyst nødvendig. Dersom det utelukkende er snakk om et begrenset frekvensområde, er dette neppe noe problem. Da kan man velge antennelengden og nedføringskabelens dimensjon slik at man oppnår nesten resistiv belastning ved mottakeren. Vi kan da ved å benytte oss av passende tørntallsomsetning mellom inngangskretsens spole og antennespolen, få en godt tilpasset belast­ ning på denne kretsen, slik at ikke Q-verdien reduseres mer enn høyst nødvendig. Det mest hensiktsmessige ville være å omsette antennens resistans på en slik måte at den overstiger resonansresistansen ca. 4 ganger. Om man skal dekke et større frekvensområde, vil situasjonen bli mer problematisk. En mulighet er å sørge for meget løs kobling mellom antennen og inngangskretsen. Eksempelvis kan man tilkoble en L-antenne som vist i fig 30.14 via en liten kondensator på noen få pF direkte over inngangskretsen. Men dette er ingen god løsning. Man risikerer å få inn støy (ikke minst fra nærliggende FM- og TV-sendere), og metoden er ikke å anbefale — unntatt ved rent provisoriske oppstillinger. Da er det bedre å benytte seg av en lavohmig antenneinngang og samtidig akseptere den mistilpasning som er uunngåerlig når man avviker mye fra antennens halvbølgefrekvens. Den antennekoblingen som benyttes sammen med kortbølge­ konverteren 6,5—22,5 MHz, er et slikt kompromiss. Den er lavohmig og innrettet på en slik måte at uønskede impcdansevaria-

394

l=12,4m

30.14. En enkel L-antenne, ca. 12,4 m lang, kan benyttes som provisorisk kortbølgeantenne og kan da tilkobles via en liten kondensator til signalkretsens ”varme”ende.

sjoner i antennekretsen ikke påvirker den første signalkretsen i apparatet alt for meget. Ved høyohmig antenneimpedans blir dermed mistilpasningen ganske betydelig. Som oftest kan man imidlertid regne med akseptabel mottaking også i slike tilfeller. Best mottaking oppnås når man benytter en antenne som vist i fig 30.12a på 11 meter-båndet. En antenne som vist i fig 30.12b gir utmerket resultat på 16 og 19 MHz-båndene og en antenne som vist i fig 30.12c virker utmerket på 7 og 21 MHz-båndene. Den beste løsningen på problemet er oppnådd når man får god mottaking over hele kortbølgebåndet, dette kan oppnås ved å bygge et antennefilter for kortbølge av den typen som er blitt beskrevet i kapittel 29.

395

31

Antennefilter for kortbølge

Av det som ble gjennomgått i kapittel 30 om antenner for kortbølgemottaking, skjønner vi at det er ganske vanskelig å fremstille et antenneanlegg som er effektivt innen hele kortbølge­ området. Problemet er å få god tilpasning mellom antenne og mottaker. Uansett hvor høy følsomhet en mottaker har, så kommer den ikke til sin fulle rett om tillpasningen mellom antenne og inngang på mottakeren ikke er korrekt. Problemene ble antydet i kapittel 30, men vi skal her analysere dem mer inngå­ ende. Problemet med å koble antennen sammen med mottakeren er ikke — slik som det ble antydet i kapittel 30 — utelukkende et tilpasningsproblem. Riktignok er det viktig at man setter antennen i stand til å nyttiggjøre seg så mye som mulig av den signaleffekt som den tar imot, men dette må skje på en slik måte at mottakerinngangen ikke forstyrres. Forstyrres mottakerinngangen, kan det oppstå problemer med signalkretsenes samkjøring og sp eil frekven sd em p ingen.

”En-frekvensmottaking” . Dersom man vil arbeide med en eneste frekvens eller innen et begrenset frekvensområde, kan man ordne med antennetilpasningen på en enkel måte: Man kan sette opp en halvbølgeantenne og i midtpunktet utstyre den med en koaxialkabel på 70 ohm. Se fig 31.01. Man får da 70 ohms resistiv impedans i nedføringens nedre ende, uansett hvor lang denne er. Tilkobles en slik antenne til en mottaker dimensjonert for f.eks. 70 ohms utgang, får man — i hvert fall ved den frekvens der antennen er omtrent en halv bølgelengde lang — fullgodt resultat. 396

31.01. En senterfødet halvbølgeantenne har matningsimpedansen 70 ohm. Tilkobles en 70-ohms koaxialkabel av vilkårlig lengde, får man tilpasning til 70-ohms inngang. Lengden l er for noen frekvenser på amatør- og lydradiobåndene: Frekvens (MHz)

lengde 1 (m)

3,6 3,9 7,1 9,6 11,8 14,2 15,3 17,8 21,1 21,6

39,7 36,7 20,9 14,9 12,1 10,1 9,3 8,0 6,8 6,7

Multibåndantenne Det er imidlertid neppe noen som nøyer seg med å lytte på ett frekvensbånd på kortbølge. En mulighet er da at man forsøker å utnytte det forhold at amatørbåndene og delvis også lydradiobåndenes frekvenser står i et "harmonisk” forhold til hverandre. Studerer man nærmere de frekvenser som er åpne for amatørsendere på kortbølge 3—30 MHz, finner man at frekvensene forholder seg som 1:2 eller 1:3. Se tab 31.02. Angående lydradiobåndene finner man at to bånd, 7 MHz- og 21 MHzbåndene, har frekvenser som forholder seg som 1:3.9 MHz- og 11

397

Frekvensbånd (kHz) 3 3 7 7 14 14 21 21 28 28

500- 3 600- 3 000- 7 040- 7 000-14 100-14 000-21 150-21 000-28 100-29

600 800 040 100 100 350 150 450 100 700

Anm.

Omtrentlig frekvensforhold

Kun telegrafi

1

Kun telegrafi

2

Kun telegrafi

4

Kun telegrafi

6

Kun telegrafi

8

31.02. Frekvensbånd for amatørradio på kortbølge.

Frekvensbånd

5 7 9 11 15 17 21 25

950- 6 100- 7 500- 9 700-11 100-15 700-17 450-21 600-26

200 300 775 975 750 900 750 100

Anm.

6 7 9 11 15 17 21 25

MHz-båndet = MHz-båndet = MHz-båndet = MHz-båndet = MHz-båndet = MHz-båndet = MHz-båndet = MHz-båndet =

Omtrentlig frekvensforhold

49 41 31 25 19 16 13 11

m-båndet m-båndet m-båndet m-båndet m-båndet m-båndet m-båndet m-båndet

1 1,2 1,6 1,95 2,5 2,9 3,6 4,2

1 1,5 2

3

4

31.03. Noen av frekvensbåndene på lydradioen på kortbølge.

MHz-båndene ligger så nær hverandre at de kan slås sammen til et bånd. Det samme gjelder 15 MHz- og 17 MHz-båndene. Se tab 31.03. Man kan utnytte dette harmoniske forholdet på følgende måte; man bygger en såkalt multibåndantenne bestående av tre halvbølgeantenner som vist i fig 31.04. En slik antenne har 70 ohms resistiv impedans i nedføringens fødepunkt på samtlige amatørbånd mellom 3,5 og 28 MHz. De fleste lydradiobåndene kan på liknende måte dekkes med en

398

multibåndantenne bestående av tre halvbølgeantenner (se fig 31.04), en avstemt til 7,2 MHz- (går som 3/2-antenne på 21 MHz-båndet), en avstemt til 10,8 MHz (for 9 og 11 MHz-båndene) og en avstemt til 16,7 MHz (for 15- og 17 MHz-båndene). Liknende gjelder for antenner beregnet for mottaking av skipsradiobåndene på kortbølge. Se tab 31.05.

Sender eller mottaker 70 ohm

31.04. En multibåndantenne for amatørbåndene 3,5-7,0 14- og 21 MHz kan ordnes enkelt på denne måten med tre halvbølgeantenner i "parallell”. De tre antennetrådene med 1 — 39,7 m, 20,3 m og 10,1 m påvirker hverandre ubetydelig og en eneste koaxialkabel 70 ohm kan anvendes for mating av alle tre. Nedføringen kan være av vilkårlig lengde og gir alltid god tilpasning til en 70-ohms sender eller mottaker. For radiobåndene 7-, 9-, 11-, 15-, 17- og 21 MHz, kan man bruke samme type antennearrangement med tre halvbølgeantenner med 1 =19,9 m, 13,3 m og 8,6 m.

Frekvensbånd (kHz) 8 12 16 22

195- 8 330-13 460 — 17 000-22

815 200 360 720

Omtrentlig frekvensforhold

1 1,5 2

26

31.05. Noen av frekvensbåndene for skipsradio på kortbølge.

399

Risiko for forstyrrelser Det fins imidlertid en ulempe med et antennearrangement av en slik type som det som er vist i fig 31.01 og 31.04. Det er viktig å mate antennene med en 70-ohms kabel. Dersom man skal ta med de tre sammenkoblede antennene i en felles mateledning, må denne ha karakteristikken 70 ohm. Den eneste muligheten er da å benytte en 70-ohms koaxialkabel slik som det blir antydet i fig 31.01 og 31.04, dermed får man et antennesystem som er usymmetrisk i forhold til jord (den ene halvdelen av antennen er jo jordet via skjermkabelen). På denne måten går mange former for støy som når antennen, udempet inn i mottakeren. Det beste antennealternativet er uten tvil en symmetrisk opp­ bygd antenne som er utstyrt med symmetrisk nedføring, f.eks. en båndkabel på 300 ohm. Ved mottaking med en slik jordsymmetrisk antenne reduseres en hel del støy ved at den støyen som kommer inn via begge antennehalvdelene helt eller delvis utsletter hver­ andre. De når mottakeren i motfase. Nå dukker et nytt problem opp: 300 ohms båndkabel passer impedansmessig ikke sammen med antennens 70 ohm i ”fødepunktet”. Dermed får man hvis ikke nedføringen tilfeldigvis er nøyaktig en halv bølgelengde lang, refleksjoner i fødepunktet. Ettersom man kanskje heller ikke har impedanstilpasning mellom nedføringen og mottakerens inngangskrets, er risikoen for at man kan få betydelig signaldempning ved visse frekvenser stor. Den eneste løsning på problemet er at man setter inn et antennefilter som kan avstemmes. Dette plasseres ved mottakerens antenneinngang. Se fig 31.06. Et slikt filter gjør samtidig nytte på flere måter: Det forbedrer speilfrekvensdempningen og reduserer støyen betydelig, særlig ved frekvenser over ca. 10 MHz. Ved lavere frekvenser er forholdene annerledes. Dette skyldes at mange typer støy f.eks. fra elektriske motorer og strømbrytere og atmosfæriske forstyrrelser, blir mer intensive ved lave frekvenser på kortbølgeområdet. Disse forstyrrelsene reduseres ikke nevnever­ dig av antennefilteret. Dette gjelder ikke bare de forstyrrelser som produseres i nærliggende tordenvær om sommeren i Norge. Når det gjelder kortbølge kommer også lynutladninger i meget fjerntliggende 400

31.06. En symmetrisk antenne matet med symmetrisk nedføring via et antennefilter, øker betydelig mulighetene for støyfriere kortbølgemottaking.

tordenvær, f.eks. i tropene, til å forårsake radioforstyrrelser. Disse forstyrrelsene forplantes jo på samme måte som vanlige radio­ bølger via ionosfæren, og liksom all annen kortbølgestråling kan de forplantes praktisk talt jorden rundt. Slike atmosfæriske utladninger er særlig forstyrrende som støykilder når de radiobølger man skal ta imot passerer den solbelyste delen av jordens tropebelter, der det ofte forekommer tordenvær. Atmosfæriske forstyrrelser ”skjermer” ofte mer eller mindre det signal som man ønsker å ta imot. Dessverre hjelper det i slike tilfelle ikke å forbedre antennens effektivitet. Signalet er jo allerede ødelagt av forstyrrelser i antennen. 26 —■ Radioteknikk

401'

Men ved høyere frekvenser gjør atmosfæriske forstyrrelser seg mindre og mindre gjeldende. Støynivået faller merkbart for hver MHz man går opp i frekvens. Ved 14 MHz kommer svake signaler betydelig bedre fram fra ”støytåken”, ved 21 og 28 MHz er signalene praktisk talt frie for støy. Ved så høye frekvenser begynner imidlertid mottakerens eget ”sus” i inngangskretsen å gjøre seg gjeldende. Dermed vil også antennetilpasningen få øket betydning. Jo mer effektivt man kan få signalet fra antennen og inn i mottakeren, desto mindre gjør mottakerens eget sus seg gjeldende. Dertil kommer at ved høyere frekvenser har mottakeren sjelden tilstrekkelig selektivitet i forkretsene, dette gjør at man ikke kan se bort fra de signalene som kommer inn ved mottakerens speilfre­ kvens. Speilfrekvensforstyrrelsene utgjøres enten av signaler fra stasjoner ved speilfrekvensen eller av den rest av atmosfæriske forstyrrelser som kan finnes der. Disse forstyrrelsene interfererer med det signal som man tar imot ved den ønskede frekvensen. Som tidligere antydet kan man ved å koble inn et antennefilter mellom nedføring og mottaker oppnå ekstra selektivitet som eliminerer forstyrrelser og speilfrekvenssignaler. Dermed forbedres mottakersignalets lesbarhet. Dessuten: Ved forbedret tilpasning mellom nedføring og anten­ ne oppnår man høyere nyttesignal på mottakerinngangen. Dette resulterer i at nærliggende støykilder på nettet eller tilsvarende forstyrrelser som går direkte inn via nedføringen, gjør seg mindre gjeldende.

Prinsippskjemaet I fig 31.07 vises et skjema for et avstembart antennefilter som er beregnet for kortbølge. Dette består av en avstemt krets hvor det inngår en induktans-spole med et visst antall uttak som er anord­ net symmetrisk rundt spolens midtpunkt, som en dobbelgangkondensator C på 2x500 pF plassert jordsymmetrisk med rotorplatene jordet. Gangkondensatorens statorplater tilkobles en 2 gangs seksveis omkobler, O1A + O1B, symmetrisk til de 2x6 uttakene på induktansspolen. Til induktansen er det tilkoblet en lavohmig ”link”. Denne kobles til mottakeren via en koaxialkontakt Jl.

402

01B

02A

Antennens nedføring tilkobles via antennekontaktene Al og A2 — symmetrisk til de 2x6 uttakene på induktansspolen ved hjelp av en annen 2 gangs seksveis omkobler; O2A + O2B. Med O2A + O2B kan man endre tørntallomsetningen mellom linkspolen (= 1 tørn) og nedføringen som er tilkoblet avstemnings-

403

spolen. Linkspolen går til antenneklemmene på mottakeren, denne har vanligvis 50 ohms impedans. Med 01A + 01B kan man koble inn en større eller mindre del av induktansspolen til avstemningskondensatoren. På den måten kan man endre avstemningsområdet for antennefilteret innen vide grenser.

Praktisk utførelse I antennefilteret inngår en trykt spole i fire seksjoner A, B, C, D. Hver spoleseksjon (se fig 31.08) har en unduktans på ca. 08 aiH. To spoleseksjoner av denne type gir når de blir seriekoblet og lagt tett inntil hverandre med foliesiden ut, en induktans på 2,5 pH. En slik dobbel spoleseksjon seriekoblet med ytterligere en dobbel spoleseksjon gir en induktans på ca. 7 azH hvis avstanden mellom de to dobbelspolene er mindre enn ca. 3 mm. Spoleuttakene er anordnet i hull som er opptatt i kobberfolien på to steder mellom spolenes endepunkter (se fig 31.08).

31.08. Ledningsmønsteret for den trykte spolens grunnseksjoner. Ledningsplatens yttermål er 5x5 cm.

404

6

31.09. De fire spoleseksjonene A, B, C, D i induktansspolen sammenkobles på denne måten. Seksjon A og B ligger tett inntil hverandre med foliesiden ut. Det samme gjelder seksjon C og D. Jfr. fig 31.12.

Sammenkoblingen mellom de to symmetrisk ordnede spole­ seksjonene skjer ved at en blankfortinnet kobbertråd tres igjennom ved spoleuttak b. Se fig 31.09. Sammenkoplingen mellom de to dobbelspolene skjer ved at en forbindelsestråd dras mellom borhullene i ytteruttak a på de respektive spoleseksjonene, disse skal vende mot hverandre. Denne forbindelsestråd utgjør spolens elektriske midtpunkt M. Se fig 31.09. De frekvensbånd som dekkes med antennefilteret i de seks omkoblerposisjonene er følgende:

Omkobler 01 i pos.

Frekvensområde

1 2 3 4 5 6

3,5-11 MHz 4 -13 MHz 4,5-14,5 MHz 5 -16 MHz 6 -19 MHz 10 -32 MHz

405

Den tømtalls- og impedansomsetning som oppnås mellom antenneklemmene Al og A2 og mottakerinngangen er:

Omkobler O2A + O2B i pos. Tømtallsomsetning

Impedansomsetning

1 2 3 4 5 6

2,25:1 9 :1 25 :1 42 :1 64 :1 100 :1

1,5:1 3 :1 5 :1 6,5:1 8 :1 10 :1

Mekanisk konstruksjon Filteret er innmontert i en apparatkasse med yttermålene 10x20x8 cm. Se fig 31.10. Avstemningskondensatoren, som er en symmetrisk 2-gangskondensator på 2x450 pF eller 2x500 pF, er montert på den chassiplaten som inngår i apparatkabinettet. Se fig 31.11. De fire trykte spoleseksjonene er stilt på høykant med de to ytre seksjonenes folieside utover. Plassert i V-form for at man skal få fram uttakene til de to innerseksjonenes folie. Se fig 31.12 og 31.13. For å holde seksjonene i riktig posisjon, kan man benytte fire M3-skruer og muttere som dras passe hardt igjen. De to fremste skruene utstyres med en 3 mm isolert ring som mellomlegg.

Bruksmåte Antennefilteret kan brukes til å tilpasse en senterfødet antenne av vilkårlig lengde og med 300 ohms båndkabel som nedføring, likeledes av vilkårlig lengde til en lavohmig antenneinngang på en mottaker. Man har altså frie hender til å arrangere sin antenne, men den bør for at man skal oppnå best mulig resultat, være symmetrisk oppbygd. Avhengig av hvilket strålingsdiagram man etterstrever kan man velge en av de antennene som beskrives i kapittel 30, f.eks. en antenne som den som er vist i fig 30.12a, b eller c. Legg merke til at dersom man har et antennefilter så har man frie hender når det gjelder valg av nedføringens lengde.

406

Det kan være gunstig at man — om man ikke har spesielle ønsker når det gjelder strålingsegenskaper — velger en antennetype som vist i fig 31.12a. En slik antennetype har en lengde som blir = en halv bølgelengde ved ca. 11 MHz, midt i kortbølgebåndet.

31.10. Apparatkabinettets mål vises i denne skisse. Gangkondensatoren C skrus fast på chassisplaten (7). På den bakre platen anbringes koaxialkontakten J1 og de to antenneklemmene Al og A2. På frontpanelet stikker tre aksler fram — en for gangkondensatoren C og en for hver av omkoblerne 01A + OIB og O2A + O2B,

407

31.11. Antennefilteret med dekslet fjernet.

31.12. Nærbilde av de trykte spoleseksjoner som inngår i antennefilteret.

408

Antennefilteret kobles inn mellom nedføringen og antenneinngangen og avstemmes med dreiekondensatoren slik at det mottatte signalet blir sterkest. Pass på at antennefilteret ikke blir avstemt til signalets speilfrekvens. Det kan være gunstig å utstyre avstemningskontrollen i filteret med en slags frekvensskala slik at man ikke ved en feiltakelse avstemmer til feil frekvens. Når man har fått fram best mulig signal ved å avstemme antennefilteret, må man med omkoblerne O2A + O2B finne fram til det tørntalls forhold som gir sterkest signal og samtidig lavere støy. Man merker raskt at antennefilteret, riktig innstilt, gjør svake signaler betydelig lettere å lese på grunn av at sus og støy er blitt redusert. Riktignok får man litt ekstra besvær i og med at man får ytterligere noen kontroller å betjene, men belønningen blir betydelig bedre mottaking, i hvert fall ved høyere kortbølgefrekvenser.

31.13. Dette er de fire spoleseksjonene — sett ovenifra. For å få fram uttakene, som skal til omkoblerene 01 og 02 må de to spoleseksjonene fjernes noen mm fra hverandre.

409

32

Bygg en konverter for privatradiobåndet 26,5-27,5 MHz

I kapittel 25 ble superheterodynprinsippet for radiomottakere gjennomgått. Der ble det vist hvordan man ved å blande et signal fra antennen med et signal som var produsert i mottakerens lokaloscillator, oppnådde et nytt signal som utgjorde forskjellen mellom det innkommende signalet og det som var produsert i lokaloscillatoren. Det er dette mellomfrekvente signalet som siden forsterkes i MF-delen i mottakeren før det blir likerettet i en diodedetektor. I detektoren gjenvinnes det lavfrekvente signalet, LF-signalet. Superheterodynprinsippet kan praktisk benyttes på flere for­ skjellige måter. Man kan for eksempel utføre frekvensomvandlingen i en separat enhet som inneholder kun en blander og et oscillatortrinn. Antennen som leverer det ønskede radiosignalet tilkobles da inngangen til en slik enhet. Til enhetens utgang tilkobles en mottaker som er avstemt til mellomfrekvensen. En slik enhet bruker man å kalle en konverter. I kapittel 28 ble det beskrevet en konverter som var beregnet for kortbølge; den ble etterfulgt av en avstemningsenhet beregnet for 3,5—4,5 MHz. Kortbølgeområdet ble med denne apparatkombinasjonen oppdelt i et antall 1 MHz-intervaller fra 6,5 opp til 22,5 MHz. Samme prinsipp kan naturligvis tilpasses for å ta inn andre frekvensbånd som normalt ikke er tilgjengelige på vanlige radio­ mottakere. Med en eller flere konvertere kan man ved frekvenstransformering øke en radiomottakers frekvensområde. Man kan dermed benytte en lokaloscillator i konverteren, avstemt til en fast frekvens. Avstemmingen til ønsket signalfrekvens skjer ved at man dreier på radiomottakerens avstemningskontroll.

410

Konverter for frekvensom­ rådet 26,5-27,5 MHz Privatradiobåndet som er oppdelt i et visst antall kanaler ligger ved denne frekvensen. Maksimal effekt ved radiokommunikasjon på privatradiobåndet er 0,5 W. Hver amatør får når han blir tildelt konsesjon et registreringsnummer sammensatt av to bokstaver og et eller flere tall. Privatpersonen Peder Ås får f.eks. registeringsnummeret PR-5, idrettsklubben ”Sprek” får registrerings­ nummeret PI-8 osv. Registreringsnummeret skal også nyttes som kjennings- og kallesignal for vedkommende bruker. Se fig 32.01a. Legg også merke til at privatradiobåndet kan brukes ved fjern­ styring av modeller. Det kan derfor oppstå gjensidige forstyrrelser. Se fig 32.01b. Et blokkskjema for en konverter beregnet for frekvensområdet 26,5—27,5 MHz vises i fig 32.02. Denne konverteren er beregnet a. Kanal nr.

Frekvens kHz

Frekvensgruppe

Brukerkategori

1 2 3

26965 26975 26985

PR

Privatpersoner

5 6 7 9 10 11 23 24 25 26 27

27005 27015 27025 27045 27055 27065 27185 27195 27205 27215 27225

PI

Idretts- og speiderorganisasjoner

PF

Yrkesmessig og privat radiosamband

PO

Røde Kors Hjelpekorps Norsk Folkehjelp

Offentlige etater, organisasjoner med sikkerhetsmessige oppgaver

b. 26995, 27045,27095, 27145,27195,27255. 32.01a. Kanalinndelinger på privatradiobåndet 27MHz. b. Frekvenser for radiofjernstyring av modeller.

411

26,5

27,5MHz

3,5

4,5MHz

Oscil lator

32.02. Blokkskjema for konverter for frekvensområdet 6,5—27,5 MHz.

for tilkobling til en etterfølgende mottaker som avstemmes til frekvenser mellom 3 500 og 4 500 kHz, f.eks. den avstemnings­ enheten som ble beskrevet i kapittel 26. I konverteren inngår et HF-trinn med to signalkretser som er fast avstemt slik at frekvensområdet 26,5—27,5 MHz går inn. Lokaloscillatoren er fast avstemt til en frekvens = 23 MHz. Avstemmingen til ønsket signalfrekvens 26,5—27,5 MHz skjer i en etterfølgende kortbølgemottaker som avstemmes mellom 3,5 og 4,5 MHz ved at mottakerens avstemningskontroll dreies fra maks. til min. Man varierer altså i dette tilfelle mellomfrekvensen fra 3 500 til 4 500 kHz. På grunn av frekvensblandingen i konverterens blandertrinn blir signalfrekvenser fra 23 000 + 3 500 = 26 500 kHz opp til 23 000 + 4 500 = 27 500 kHz hørbare. Det relativt smale frekvensbåndet, 26,5—27,5 MHz, som skal dekkes med signalkretsene, kan være fast avstemt til 26,7 respektive 27,3 MHz. Man får da passe forsterkning innen hele området 26,5—27,5 MHz. Er man spesielt interessert i f.eks. kanal 1—3 kan man avstemme begge signalkretsene til ca. 27 MHz. Speilselektiviteten blir meget tilfredsstillende på grunn av at speilfrekvensene ligger så langt borte, mellom frekvensene 19,5 412

-500

-400

-300

-200

-100

I

I

I

I

I

+100

0

+200

+300

+400

+500

kHz

II__ I____ lill p] 1

5

9

23

Privat radiokanal ene

32.03. Privatradiokanalenes beliggenhet på avstemningsskalaen 3 500-4 500 kHz.

MHz (23—3,5 MHz) og 18,5 MHz (23—4,5 MHz). Diagrammet i fig 32.03 viser hvor privatradiokanalene ligger på avstemningsskalaen 3 500—4 500 kHz i den etterfølgende mottakeren.

”Pipetoner” Det er et par ting man må passe på når det gjelder konverterer. Dels gjelder det å passe på at signalet 3 500—4 400 kHz (= mellomfrekvensen) som kommer inn via antennen, ikke når den etterfølgende mottakeren. Dels må man ikke ha forbind elsesledninger mellom konverter og mottaker som kan fungere som antenne og direkte oppfange signaler som ligger innen dette frekvensintervall. Av samme grunn bør mottakeren 3 500—4 500 kHz være så godt skjermet som mulig. At det går inn signaler direkte i mottakeren merker man ved at de direkte signalene gir opphav til interferens med signaler innen området 26,5—27,5 MHz som kommer inn via konverterens antenneinngang. Man kan si at eventuell direkte oppfangede signa­ ler innen frekvensområdet 3 500-4 500 kHz som går inn i den etterfølgende mottakeren, fungerer som signalspenningen fra en beatoscillator for de signaler som går inn via HF-trinnet.

Forstyrrende signaler I en konverter oppstår også en del andre pipetoner dersom den etterfølgende mottakeren er en superheterodyn. Man har jo da to lokaloscillatorer, hver og en gir kraftige lokaloscillatorspenninger i umiddelbar nærhet av hverandre. På grunn av blandingen som foregår i de to trinnene, kan det ikke unngås at overtonene til disse oscillatorspenningene frembringer nye sum- eller differansefre-

413

kvenser. Disse støy signalene ytrer seg som falske bærebølger som opptrer på flere steder av konverterens avstemningsskala. Det er typisk at når mottakerens avstemningskontroll dreies, gjennom­ løpes støysignaler raskere enn ”ekte” signaler. Pipetonene og de ekte signalene gir nemlig en interferenstone som endrer tonehøyde raskere enn hva tilfelle er når man får en interferenstone med ekte signaler og riktig beatoscillator med en frekvens = mellomfrekven­ sen. Pipetoner i dobbelsuperkoblinger kan dempes ved god skjer­ ming av oscillatorkretsene og effektiv avkobling av oscillatortransistorenes arbeidsspenning. Det siste er viktig for at oscillatorspenningen ikke skal nå blandertrinnets transistorer eller mottakkerinngangen via tilkoblingstrådene for arbeidsspenningen. Videre kan man få bort en hel del pipetoner ved å koble inn et filter (grensefrekvens oppad ca. 4,5 MHz) på utgangen av konverteren. Dette forhindrer at overtoner fra konverteroscillatoren kommer inn på inngangen av den etterfølgende avstemningsenheten. Helt går det imidlertid ikke å eliminere pipetoner ved dobbelfrekvensomkobling.

Prinsippskj emaet Prinsippskjema for en konverter for frekvensområde 26,5—27,5 MHz vises i fig 32.04. Tre transistorer TI, T2, T3 inngår i konverteren. Konverterens lokaloscillator avstemmes med en kapasitansdiode D4. Denne kapasitansdiodens backspenning — og dermed kapasitans — stilles inn med et trimmepotensiometer Rt2. HF- og blandertrinnet tilsvarer ifølge skjemaet tilsvarende trinn i den kortbølgekonverteren som ble beskrevet i kapittel 28 (se fig 28.02). En del av de øvrige komponenter har imidlertid falt bort, nemlig gangkondensatoren C1A + C1B, potensiometeret Pl for manuell forsterkningsregulering, samt trimmekondensatorene Rt3—Rt8. Dessuten har den ene kapasitansdioden D5 og dens omkringliggende komponenter C15, R 10, C17 falt bort. Pl erstattes med trimmekondensatoren Rtl som stilles inn en gang for alle til passe forsterkning i HF-trinnet. Rt2 stilles inn en gang for alle ved inntrimmingen av oscillatorfrekvensen 23 MHz. 414

32.04. Prinsippskjemaet for konverteren. Deleliste for konverter 2 7-28 MHz

Cl

- 1 nF, 500 V, ker, stående, ±20 % C3 = 0—25 pF, trim, Philips C4 = 68 pF, 50 V, ker, skiv, ±20 % C5 - 0—25 pF, trim, Philips C6 = 10 nF, 12 V, ker C7 = 10 nF, 12 V, ker C8 = 10 nF, 12 V, ker C9 = 10nF, 12V, ker CIO = 68 pF, 50 V, ker, skiv ±20 %

Cll C12 C13 C14

= = = =

Cl 6 C18 C19 C20 C21 C22

= = = = =

10 nF, 12 V, ker 10 nF, 12 V, ker 33 pF, 50 V, ker, ±10 % 1 nF, 500 V, ker, stående, ±20 % 10 nF, 12 V, ker 100 Mf, 25 V, el-lyt 100 mF, 25 V, el-lyt 10 nF, 12 V, ker 10 nF, 12 V, ker 1 nF, 500 V, ker, stående, ±20 %

RI R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 Ril R12 R13

= = = = = = = = = = = =

100 kohm, 1/2 W 3,3 kohm, 1/2 W 22 kohm, 1/2 W 27 kohm, 1/2 W 2,2 kohm, 1/2 W 330 ohm, 1/2 W 10 ohm, 1/2 W 220 kohm, 1/2 W 100 kohm, 1/2 W 330 ohm, 1/2 W 330 ohm, 1/2 W 470 ohm, 1/2 W

RT1 = 100 kohm Rt2 = 100 kohm

Dl D4 D6

= D2 = D3 = IN 4002 = BA 102 = D7 = zenerdiode, 6,8 V

TI T3

= T2 = TIS 34 = BF 194

415

Kretskortet Man kan benytte seg av et kretskort av den type som vises i fig 32.05. Det er det samme som ble benyttet i den kortbølgekonverteren som ble beskrevet i kapittel 28. Plasseringen av komponen­ tene vises i fig 32.06. Data for spolene L1/L2 og L3/L4 gis i fig 32.07. For øvrig stemmer komponentdataene med de dataene som gjelder for den kortbølgekonverteren som ble beskrevet i kapittel 28. Det kretskortet som blir vist i fig 32.05 har kontaktflater som er beregnet for gaffelstiftene i den monteringsplaten som benyttes for de byggeklossene som beskrives i denne boka. Via disse gaffelstiftene får konverteren sin strømforsyning 2x10 V. Skal konverteren benyttes på annet vis, må man selvsagt montere kretskortet på en annen måte. Strømforsyningen kan ordnes via plastisolerte kabler som loddes inn til konverterens kontaktflater for + 10 V, 0 og —10 V. Ønskelig er det imidlertid at konverteren monteres i et skjermet kabinett, f.eks. en aluminiumskasse, helst med tilgjengelige lommelyktsbatterier, f.eks. 4x4,5 V i samme kabinett. Kassen bør ha uttak for, f.eks. en bananhylse, for tilkobling av antenne og en koaxialkontakt for tilkobling via en skjermet kabel til den etterfølgende mottakeren. Om denne har et annet frekvensområde enn 3,5—4,5 MHz, må man dimensjonere kretsen L5/L6 og L9 for et annet frekvensbånd. Da må også oscillatorkretsen L7/L8 omdimensjoneres.

32.05. Kretskort for konverter for frekvensområdet 26,5—27,5 MHz.

416

32.06. Monteringstegning for komponentenes plassering på kretskortet.

Dersom man f.eks. har til hensikt å bruke en mellombølgemottaker 0,5 —1,5 MHz som etterfølgende avstemningsenhet blir oscillatorfrekvensen 26 MHz. Med en kortbølgemottaker som avstemningsenhet, f.eks. med avstemming mellom 6,5 og 7,5 MHz, blir oscillatorfrekvensen 20 MHz.

Trimmingen Konverterens oscillatorfrekvens trimmes med trimmepotensiometeret Rt2 som ble benyttet til oscillatorkretsens avstemning. Ved trimming bør man helst ha tilgang til en signalgenerator. Har man tilkoblet en antenne kan man imidlertid lete seg fram til privatradiobåndet ved å dreie på Rt2. Det er jo ganske livlig trafikk, i hvert fall i tettbebygde strøk. Etter at man har funnet fram til riktig frekvens, gjenstår det bare å trimme kjernene til L1/L2 og L3/L4 til maksimalt signal. L5 inngår i en krets med så brede bånd at trimming av denne spole gir ganske ubetydelig utslag på signalstyrken. Er man bare interessert i et fåtall kanaler innen privatradiobåndet, kan man øke resistansen i motstanden R5 og trimme L5 for maksimalt signal for akkurat disse kanalene. 27 —Radioteknikk

417’

L3 = 1 4 tørn

0,7 mm lakkisol.

L4 = 2 tørn 0,7 mm

plastisol.

Spolek jerner

sett ovenfra

32.07. Spoledata for induktansspolene i konverteren.

418

Antennen

Ved lytting på privatradiobåndet bør man ha en spesiell antenne avstemt til ca. 27 MHz. Anvisninger for hvordan en slik antenne lages gis i kapittel 35.

419

33

Bygg en Pl-,P2-,P3-tilsats

Vi har hittil bare syslet med radiomottakere som er beregnet til å kunne ta imot amplitydemodulerte radiosignaler (AM-signaler). Ved amplitydemodulering moduleres den radiofrekvente signal­ spenningen, bærebølgen, som produseres i en radiosender. Dette gjør at bærebølgens amplityde varierer i takt med det tonefrekvente signalet som man vil overføre. Denne type av modulering benyttes nesten alltid for radiostasjoner som arbeider på mellom­ bølge, langbølge og kortbølge. Når det gjelder lydradiosendere på ultrakortbølge, det såkalte FM-båndet (88 — 100 MHz), tillemper man et annet prinsipp for modulering av senderens bærebølge. Man lar bærebølgens ampli­ tyde være konstant samtidig som det tonefrekvente signalet som skal overføres, får modulere bærebølgen på en slik måte at bærebølgens frekvens varierer i takt med den tonefrekvente signalspenningen. ■■

33.01. Frekvensmodulert bærebølge. Forstyrrelser kan også gå under beteg­ nelsen støypulser.

Fig 33.01 viser hvordan bærebølgen ser ut ved frekvensmodule­ ring. Bærebølgefrekvensen varierer rundt sin nominelle verdi med en ”frekvenssvingning” som maksimalt kan utgjøre 75 kHz til hver side av bærebølgens nominelle frekvens. Størrelsen av frekvenssvingningen tilsvarer det overførte tonesignalets amplityde, antall

420

“WftfWWW 33.02. Impulsforstyrrelser som kommer inn samtidig med en frekvensmodulert bærebølge, forsvinner helt eller delvis pga. den amplitydebegrensning som finner sted i FM-mottakere. Slike forstyrrelser gjør seg derfor meget lite gjeldende.

frekvenssvingninger pr. sekund svarer til det overførte tonesignalets frekvens. Denne moduleringsmetode har en del fordeler. Mottaking av signaler fra en frekvensmodulert sender blir mindre forstyrret av støy på grunn av at impulsforstyrrelser fra ulike typer motorer, maskiner, elektriske motorer, bilmotorer osv. blir mindre merk­ bare. Grunnen til dette er at man i mottakeren kan kutte bort alle pulsforstyrrelser ved at man aplitydebegrenser bærebølgen. Man kutter ganske enkelt bort toppene. Se fig 33.02. Det som overfører informasjonen er jo frekvensvariasjonene i bærebølgen.

FM-demodulatorer De anordninger som behøves for at man skal kunne demodulere en slik frekvensmodulert bærebølge er av mer komplisert art enn den enkle dioden som var alt vi behøvde for å kunne demodulere et amplitydemodulert signal. Man må nå ty til anordninger som reagerer overfor frekvensendringer, og som deretter oversetter frekvensvariasjonene i bærebølgen til det opprinnelige tonefrekvente signalet. Dette kan f.eks. skje i en såkalt diskriminatorkrets 421

33.03. Diskriminatorkretsens frekvenskurve i en FM-mottaker.

som bl.a. inneholder to dioder og en del belastningsmotstand. Vi skal ikke her gå nærmere inn på diskriminatorkretsenes teori, men en frekvenskurve vises i fig 33.03. Dersom man avstemmer mottakeren slik at signalfrekvensen havner i det punkt på kurven der denne passerer verdien 0, innebærer det at en frekvensawikelse i den ene eller den andre retning fra 0-punktet, gir opphav til en signalspenning Vup Denne signalspenningen varierer i takt med moduleringsspenningen. Se fig 33.03. FM-mottakere med denne type av dernodulator er alltid av superheterodyntype. Man må nemlig transponere den relativt høye frekvensen som utnyttes av FM-sendere (88 — 100 MHz), til en betydlig lavere frekvens. Dermed får vi ønsket steilhet i diskrimina­ torkretsens frekvenskurve. Man har standardisert mellomfrekven­ sen for slike FM-mottakere til 10,7 MHz. Blokkskjemaet for en FM-mottaker av denne type vises i fig 33.04. 422

fm = 10,7 MHz

33.04. Blokkskjema for FM-mottaker med diskriminatorkrets som detektor. Mottakeren antas å være avstemt til signalfrekvensen 94 MHz.

”Pulstellende” FM-demodulator

I en annen type FM-mottaker med frekvensmodulator av såkalt frekvenstellende type, transponeres det innkommende FM-signalet først til en meget lav mellomfrekvens omkring ca. 150 kHz. Blokkskjema vises i fig 33.05. Det frekvensmodulerte signalet kommer til å variere 150 kHz, ±75 kHz, dvs. mellom 75 og 225 kHz. Ved amplitydebegrensing av dette signal oppnås en bølge med firkantform. Den firkantformede bølgens frekvens varierer mellom de ovennevnte frekvensgrensene. Ved hjelp av et såkalt differensieringsnett bestående av en spenningsdelerkobling (seriekondensator, C, og en parallellmotstand, R) med meget kort tidskonstant, omvandles den firkantfor­ mede bølgen til meget korte pulser. Av disse korte pulsene benyttes bare de som er positivt rettede. De korte pulsenes antall pr. sekund, pulsfrekvensen, varierer med frekvensmoduleringen. Er midtfrekvensen 150 kHz, varierer pulsfrekvensen mellom 75 og 225 ved 75 kHz svingning. Se fig 33.06. De korte pulsene påføres et integreringsnett som består av en spenningsdelerkobling (seriemotstand, R, og en parallellkondensator, C). Etter denne oppnås det en varierende spenning. Denne 423

fm=t50kHz

33.05. Blokkskjema for FM-mottaker med pulstellende FM-detektor.

33.06. Signalenes bølgeform før og etter differensieringsnettet i en FM-mot­ taker med pulstellende detektor, a med frekvensen 75 kHz, b med frekvensen 225 kHz.

424

varierende spenningens amplityde varierer i takt med antall innkommende pulser pr. sekund. Jo tettere pulsene kommer inn, desto høyere blir den integrerte spenningen og omvendt. Man får på denne måten etter integreringsnettet en LF-spenning som varierer i takt med MF-signalets frekvensvariasjoner (= puls­ frekvensen). Det betyr at en demodulering av det frekvensmodulerte signalet oppnås. Etter detektoren tilføres signalet en etterfølgende LF-forsterker.

Frekvenskorreksjon er nødvendig

Det er i denne sammenheng viktig å påpeke at den signalspen­ ningen som man oppnår fra en FM-detektor, må frekvenskorrigeres. Det er nemlig slik at man, når det gjelder FM-sendere, tillemper såkalt preemphasisis. Dette betyr at man høyner diskantregisteret til over 3,2 kHz. På denne måten får man en mottaking som er mindre forstyrret av støy fordi de vanligvis så amplitydesvake diskanttonene høynes et stykke over susnivået. Se fig 33.07. Den frekvenskorrigering man utfører på sendersiden, må imid­ lertid korrigeres tilbake igjen på mottakersiden. Gjør man ikke det, får vi skarp og utrivelig lydgjengivelse. Det betyr at man må ha et

33.07. Frekvenskurve A, viser den diskantforhøyelse som finner sted på sendersiden ved FM-overføring. Frekvenskurve B, viser den tilsvarende diskantsenkningen som finner sted i en FM-mottaker.

425

lite RC-filter for at man igjen skal kunne senke diskanten til normalt nivå. Etter frekvenskorreksjonen kan den oppnådde tonefrekvensen tilføres LF-forsterkeren direkte. Nå skal vi beskrive en FM-tilsats med pulstellende detektor som er oppbygd slik som blokkskjemaet i fig 33.05 tilsier. Den er utformet som en plugginnenhet og er beregnet for tilkobling til en etterfølgende lavfrekvensforsterker. FM-tilsatsen kan eksempelvis benyttes i en radiomottaker som er oppbygd av de byggeklossene som vi har beskrevet tidligere. I så fall kan man som LF-forsterker benytte den IW-forsterkeren som beskrives i kapittel 24. Tilsatsen kan imidlertid anvendes som tuner, dvs. som programkilde for et hifi-anlegg. Man kobler da en etterfølgende hifi-forsterker til FM-tilsatsens utgang. Legg merke til at en pulstellende detektor gir praktisk talt distorsjonsfri demodulering av FM-signalet. Den utsøkte lydgjengivelsen som oppnås, viser at en FM-tilsats av denne type kan brukes som programkilde i et hifi-anlegg. Vi må selvsagt forutsette at det utsendte programmet er teknisk sett fullgodt. En annen forutsetning er at det innkommen­ de signalet er relativt høyt. En FM-tilsats av denne type må derfor betraktes som en typisk lokalmottaker.

Prinsippskjemaet Prinsippskjemaet for FM-tilsatsen vises i fig 33.08. Den er utformet for trykknappavstemming til tre ulike FM-sendere innen FM-båndet. En treveisomkobler kobler inn ulike forspenninger på kapasitans­ dioden Dl som inngår i FM-tilsatsens lokaloscillatorkrets. Avstem­ ming til respektive FM-sendere skjer med trimmepotensiometrene. Ved hjelp av trimmepotensiometrene innstilles de forspenningene som gir ønsket lokaloscillatorfrekvens. I FM-tilsatsen utnyttes trykte spoler for såvel inngangskretsen L1/L2 som for oscillatorspolen L3. Inngangskretsen er beregnet for tilkobling til en 300 ohms båndkabel som igjen står i forbindelse med en bøyd halvbølgeantenne eller en annen symmetriskt oppbygd UKV-antenne av den type som blir beskrevet i

426

o

o

33.08. Prinsippskjema for FM-tilsats med pulstellende detektor.

427

Deleliste for FM-tilsats Cl = 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % C2 = 1 nF, 500 V, ker, stående ±20 % C3 - 220 pF, 500 V, ker, stående, ±20 % C4 = 220 pF, 500 V, ker, stående ±20 % C5 - 4,1 pF, 50 V, ker, skiv, ±20 % C6 = 1 nF, 500 V, stående, ±20 % C7 = 0,1 nF, 30 V, ker, skiv C8 = 47 pF, ker, 250 V, NPO, ±10 % C9 = 4,7 pF, 50 V, ker, skiv CIO = 10 nF, 30 V, ker, skiv Cl 1 = 220 pF, 500 V, ker, stående, ±20 % C12 = 41 pF, 250 V, ker, NPO, ±10 % C13 = 1 nF, 500 V, ker, stående C14 = 10 nF, 30 V, ker, skiv C15 = 0,1 uF, 30 V, ker, skiv C16 = 0,1 uF, 30 V, ker, skiv C17 = 220 pF, 500 V, ker, stående, ±20 %

C18 = 10 nF, 30 V, ker, skiv C19 = 47 pF, ker, 250 V, NPO, ±10 % C20 = 10 uF, 10 V, el-lyt C21 = 10 nF, styrol, ±10 % C22 = 1 nF, 500 V, ker, stående, ±20 % C23 = 2,2 uF, 10 V, el-lyt C24 = 10 nF, 30 V, ker, skiv C25 = 0,1 uF, 30 V, ker, skiv C26 = 0,1 uF, ker, 30 V, ker, skiv C27 = 100 uF, 15 V, el-lyt C28 = 1 nF, 500 V, ker, stående C29 = 100 uF, 15 V, el-lyt

Ctl

= trim, 0 — 25 pF

RI R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9

= = = = = = = = =

33.09. Forenklet skjema for avstemningskretser.

428

6,8 kohm, 1/2 W 6,8 kohm, 1/2 W 6,8 kohm, 1/2 W 6,8 kohm, 1/2 W 3,3 kohm, 1/2 W 33 kohm, 1/2 W 6,8 kohm, 1/2 W 33 kohm, 1/2 W 100 kohm, 1/2 W

kapittel 34. De trykte spolene L1/L2 utgjøren uavstemt transfor­ mator som er utformet på en slik måte at den symmetriske antenneinngangen omvandles til en usymmetrisk inngang for den første inngangstransistoren, TI. Denne transistor arbeider i en jordet kobling og har felles kollektormotstand R2 med en bufferttransistor T2. Denne oppnår en oscillatorspenning via en kondensator C5 fra oscillatortransistoren T3. TI fungerer som blandertransistor. Oscillatorspenningen som er påført T2 forårsaker at kollektorspenningen også over TI varierer i takt med oscillatorsignalet. Samtidigt påføres TI det innkommende signalet. Resultatet blir dermed at det oppstår et differansesignal over kollektorkretsens belastningsmotstand R2. Oscillatorsignalet fra oscillatortransistoren T3 avstemmes med kapasitansdioden Dl slik at det kommer til å ligge på ca. 150 kHz avstand fra det innkommende signalet. Differansesignalet får derfor en frekvens som ligger omkring 150 kHz. Dette gjelder så lenge FM-senderen er umodulert. Når FM-senderen moduleres, kommer frekvensen til å variere. Ved maksimal utmodulering varierer den mellom 150-75 = 75 kHz og 150 + 75 = 225 kHz.

1 d awas^ansen som funksjon av påtrykt backspenning på kapasitansdiof6’1 no*,rrrveri viser avstefnningspunkter for tre FM-sendere ved ca. 92 95 og 98 MHz.

429

Det frekvensmodulerte mellomfrekvente signatet tas ut via et dobbelt RC-filter R4 + C3 og R5 + C4. Filteret filtrerer bort rester av oscillator- og signalspenningen. Det mellomfrekvente signalet forsterkes i transistoren T4. Deretter blir signalet påført en integrert krets, IC, som gir ytterligere ca. 1000 gangers forsterkning. Forsterkningen i IC-kretsen er så stor at IC-kretsen allerede ved lav inngangsspenning blir sterkt overstyrt og fungerer som amplitydebegrenser. Det signal som oppstår på utgangen består derfor av en firkantformet bølge. Den firkantformede bølgens frekvens varierer i takt med det påførte signalet. Den påføres et CR-filter med en kondensator C19 på 47 pF og motstand R16 på 22 kohm. Denne CR-spenningsdelerkoblingen slipper bare fram de plutselige spenningsendringene som oppstår i den firkantformede bølgens fremre og bakre kant.

CR-nett gir små pulser Dette at man kan omforme pulser med et CR-nett krever kanskje en liten forklaring. I fig 33.11 vises noen eksempler på hvordan man med ulik tidskonstant i et CR-nett kan modifisere den firkantformede bølgens kurveform. Med tidskonstant menes pro­ duktet av kretsens kapasitans og resistans; med D i pF og R i Mohm oppnås tidskonstanten t i sekunder. Jo kortere tidskonstanten for en CR-krets er, desto kortere blir de pulsene som oppstår. Ved kretser med meget liten tidskonstant oppnås de ovennevnte små pulsene, dvs. pulser i form av spisse topper som markerer frem- og bakkanten av den firkantformede bølgen. Lengden på de små pulsene blir dermed stort sett lik tidskon­ stanten for kretsen. Se fig 33.11. For den CR-krets som anvendes i FM-tilsatsen er C = 47 pF og R = 22 kohm. Dette betyr at tidskonstanten for denne kretsen er 47 x 10“^ x 22 x 10“3 «Ips. Man får meget skarpe pulser av den innkommende 150 kHz-firkantformede bølgen. De små pulsene som på denne måten oppnås over CR-kretsen, påføres en transistor T5. Over denne transistorens inngang er det

430

u.

u2

a)

CR = 10u s

CR = 3us

CR = 1us

C R = Oj 3 u s

33- I CR~nett?ts innvirkning på en firkantformet bølge, med pulsfrekvens på ca. 150 kHz. Tidskonstanten varierer.

innkoblet en diode D2. Denne kortslutter alle negativt-rettede små pulser. Man får derved bare positive små pulser som styrespenning på T5. Over T5 s emittermotstand R18 får man bare positive pulser. T5 fungerer nemlig som en såkalt emitterfølger. Dette 431

innebærer at man på utgangen dvs. over emitterkretsen mottar et signal som er nesten identisk med det påførte innsignalet. Samtidig isolerer emitterfølgeren effektivt inngangskretsen fra utgangskretsen. De pulsene som blir mottatt over T8’s emitterkrets, påføres et RC-nett bestående av R19 og kondensatoren C21.

RC-nett utj evner CR-nettet og RC-nettet gir motsatte effekter. RC-nettet ”sliper av” alle ujevne kanter på den påførte firkantformede bølgen. Fig 33.12 viser hvordan man med ulike tidskonstanter i et RC-nett kan få ulike grader av avrunding av en påført firkantformet bølge. Har vi tilstrekkelig lang tidskonstant i et RC-nett vil etter en stund effekten av RC-filteret på et påført signal bli at oppholdet mellom pulsene delvis fylles ut. Jo tettere de små skarpe pulsene kommer, desto bedre utfylles mellomrommene mellom dem. Jo mer spredt pulsene kommer, desto dårligere utfylles mellomrom­ mene. Jo tettere pulsene kommer, desto høyere blir utgangsspenningen. Jo mer spredt pulsene kommer desto lavere blir utgangsspenningen. Vi får tydeligvis på utgangen av T5 etter RC-nettet et signal som utgjør et demodulert FM-signal. Se fig 33.13. R19 + C21 fungerer samtidig som et diskantsenkningsnett av den type som vi tidligere har pratet om og som kompenserer den diskanthøyningen som utføres på sendersiden.

Oscillatorkretsen og AFKsystemet Oscillatorkretsen er utformet med en trykt spole L3 avstemt med en kapasitansdiode Dl. Kapasitansdiodens anode påføres — som tidligere beskrevet — en avstemningsspenning som bestemmer kapasitansen i dioden. For at avstemmingen av oscillatorfrekvensen skal låse seg i rett stilling i forhold til de tre FM-sendeme som man ønsker å ta imot, er tilsatsen utstyrt med et system for automatisk frekvenskontroll ”AFK”.

432

R Ul

Ul

RC =0.3us

RC = 1 us

U2 c)

RC= 3 us

RC = 10us

33.12. RC-nettets innvirkning på en firkantformet bølge med pulsfrekvens ca. 150 kHz. Tidskonstanten varierer.

AFK-systemet er basert på at en reguleringsspenning, AFK-spenning, skal tas ut i kollektorkretsen. Systemet fungerer på følgende måte: Spenningen på kollektoren er avhengig av hvilken strøm som flytei gjennom kollektormotstanden R17. Jo større strøm gjen­ nom T5, desto lavere spenning på T5’s kollektor. Som vi har vist i — Radioteknikk

433'

kkkkkkkk

33.13. RC-nettets innvirkning på små pulser som kommer inn med ulik pulsfrekvens. Tidskonstanten er lang. Upp er den likespenningskomponent som oppnås etter RC-nettet. Upp varierer med pulsfrekvensen.

det foregående oppstår det over T5’s emittermotstand en spen­ ning. Størrelsen av spenningen er avhengig av hvor tett de små pulsene som vi mottar fra den firkantformede 150 kHz-bølgen, ligger. Disse små skarpe pulsene opptrer bare når lokaloscillator­ frekvensen nærmer seg frekvensen til den FM-senderen vi ønsker å ta imot. De små pulsene ligger fjernere fra hverandre jo nærmere lokaloscillatorfrekvensen kommer FM-senderens frekvens, tettere jo mer lokaloscillatorfrekvensen fjerner seg fra FM-senderens frekvens. Som det ble vist varierer spenningen som mottas etter RC-nettet med pulstettheten. Av samme grunn kommer også spenningen på T5’s kollektor til å variere (det er jo samme strøm som passerer så vel T7’s kollektormotstand som T7’s emittermotstand). Parallellt over R17 ligger en stor kondensator C20 som gir kollektorkretsen relativt stor tidskonstant, ca. 12 ms. Det med­ fører at de relativt raske frekvensendringene som fremkommer ved frekvensmodulering av senderens bærebølge ikke forårsaker noen

434

endring av spenningen på T5’s kollektor. Størrelsen av T5’s kollektorspenning tilsvarer hele tiden de innkommende signalenes nominelle (= umodulerte) frekvens. Vi bruker T5’s kollektorspenning filtrert i det dobbelte RC-nettet R14 + C16 respektive R13 + C15 som forspenning på anoden i kapasitansdioden Dl. Da kan kapasitansen i Dl påvirkes av de innkommende signalenes nominelle frekvens. Ettersom kapasitan­ sen i Dl påvirker oscillatorfrekvensen, kan den mottatte signal­ frekvens komme til å motvirke enhver tendens til endring i oscillatorfrekvensen. Det er jo oscillatorsignalets frekvens som bestemmer frekvensen til det mellomfrekvenssignalet som vi mottok ved frekvensomvandlingen i blandertrinnet. Dermed tenderer de nettopp beskrevne kretsene til å holde oscillatoren låst ved en frekvens som gir stort sett konstant mellomfrekvens.

Kretskortet Kretskortet for Pl, P2, P3-tilsatsen har det ledningsmønsteret som vises i fig 33.14. Komponentene plasseres slik som vist på plasseringstegningen i fig 33.15. Start med å lodde inn de bøylene som vises i monteringsteg­ ningen, lodd deretter inn transistorene på kretskortet. Vi fortsetter med motstandene og diodene og lodder til slutt inn kondensato-

33.14. Kretskort for Pl, P2, P3-tilsats.

435

33.15. Monteringstegning som viser komponentplasseringen på kretskortet.

rene. Skal tilsatsen anvendes i et hifi-anlegg, kan den utstyres med en trimmer på utgangen som gir et passende LF-signal. Istedenfor trimmepotensiometer, kan tilsatsen utstyres med en volumkontroll dersom den etterfølgende forsterkeren ikke er utrustet med en slik. Kretskortet har tilkoblingsmuligheter for såvel trimmepotensio­ meter som volumkontroll. Se fig 33.16. De folieflater på tilsatsen som er beregnet for +10 v ± 0 V og — 10 V samt LF-utgang, passer for de kontaktstiftene som er anordnet på den monteringsplaten som ble beskrevet i kapittel 24. Ingenting er imidlertid i veien for at tilsatsen kan benyttes i andre sammenheng. Nødvendige arbeidsspenninger og tilkoblinger må da skje med isolerte tilledningstråder som tilkobles de nettopp nevnte foliekontaktflatene.

436

33.16. Den ferdige Pl, P2, P3-tilsatsen.

Trimming Trimmingen av tilsatsen er lett å utføre. Tilsatsens LF-utgang tilkobles en LF-forsterker, deretter kobles en passende antenne, se kapittel 35, til FM-tilsatsens antenneinngang. Vi har trykknappavstemming for tre faste programmer og går derfor utfra at vi har tre FM-programmer tilgjengelige. I tab 33.18 gis en oversikt over norske FM-stasjoner. Selv om bare noen få av leserene, de som bor forholdsvis nær grensen og i Sør-Norge, kan ta inn svensk FM-radio, har vi også tatt med en oversikt over svenske FM-stasjoner. Mange er det vel som også tar utstyret med på eventuelle ferieturer til Sverige. De tre tilgjengelige programmene kaller vi program 1, program 2, program 3. Det tilkobles en treveis omkobler, 02 til loddestiftene Pl, P2 og P3 på tilsatsen. Start med å stille 02 i posisjon P2. Still deretter inn Rt2 slik at kapasitansen i oscillatorkretsen får en verdi som gjør at lokaloscillatorfrekvensen kommer til å ligge ca. 150 kHz høyere enn program 2-senderens trekvens. Man skal da få inn program 2 senderen og AFK-systemet skal låse oscillatorenfrekvensen i riktig stilling. Rt2 skal da kunne dreies et visst mindre intervall uten at det mottatte signal påvirkes nevneverdig. Still inn Rt2 i midten av det nettopp nevnte dreiningsintervall. Deretter stiller man 02 i posisjon Pl og stiller inn Rtl slik at Dl får en forspenning som gir en frekvens som ligger ca. 150 kHz

437

33.17 På denne måten varierer AFK-spenningen når FM-tilsatsen skal trimmes inn på en sender ved at trimmepotensiometeret vris fra 0 til maks. Det rette trimmepunktet er omtrent der AFK-spenningen oppnår halvparten av maksimumsverdien. Da er FM-demoduleringen praktisk talt distorsjonsfri.

høyere enn program 1-senderens frekvens. Man skal nå få inn program 1-senderen og AFK-systemet skal låse oscillatorfrekven­ sen i en stilling. Still inn Rtl på samme måte som Rt2. Med 02 i stilling P3 utføres tilslutt tilsvarende inntrimming med Rt3 for program 3-senderen. Trimmingen må utføres slik at oscillatorfrekvensen nærmer seg den ønskede FM-senderen ”ovenifra”, dvs. fra høyere frekvens enn FM-senderens bærebølge. Bare da låses oscillatorfrekvensen til signalfrekvensen. Dette er imidlertid egentlig ikke noe problem; det går strengt tatt bare an å trimme i en retning. Forsøker man å trimme oscillatorfrekvensen i motsatt retning, kommer den raskt forbi signalfrekvensen og man havner altså automatisk på ”rett side” av signalfrekvensen.

Bare lokalmottaking Til slutt må vi nok en gang understreke at den beskrevne FM-tilsatsen bare er å betrakte som en lokal mottaker. Den fungerer uklanderlig først ved inngangsspenninger omkring ca. 300mV, dvs. ved mottaking av sterke FM-stasjoner som ligger maksimalt 30 km unna. Ved lavere signaler blir signalene susete og AFK-systemet begynner å bli upålitelig.

438

FM-stasjoner Frek­ vens MHz Stasjon Alta I Alta II Andenes Atna Bagn Bardu Beiarn Bergen Berkåk Berlevåg Biri Bjerkreim Bjordal Bjøllånes Bjørgen Bjørgo Blekvassli Boggestranda Bokn Bremanger Bringa Bromma Bykle Byrkjelo Bøverdal I Båtsfjord Dalekvam Dunderland Eidsdal Eikesdal Engerdal I Engerdal II Evanger Fale Fauske Fjørå Flatanger Flatdal Flora i Selbu Flornes Flå Foldereid Foldvik Fredvang

94.6 89.7 93.1 94.2 91.7 94.3 91.5 89.1 87.6 95.8 93.5 94.2 92.2 87.85 95.8 96.8 90.6 91.0 93.5 93.6 88.9 98.0 90.1 91.5 93.0 94.8 96.9 98.5 88.4 97.0 93.7 95.5 89.7 99.9 97.6 93.3 99.5 89.4 90.0 87.6 96.9 99.5 97.9 93.8

Effekt kW ERP

FM-stasjoner Frek­ vens MHz Stasjon

0.03 0.6 0.2 0.015 30 0.04 0.03 60 0.03 0.03 0.02 60 0.015 0.04 0.01 0.02 0.015 0.015 100 18 0.014 0.072 0.01 0.015 0.01 0.03 0.035 0.03 0.015 0.015 0.015 0.01 0.01 0.015 1.5 0.03 0.023 0.04 0.015 0.01 0.027 0.015 0.015 0.03

Frøskeland Førde Gamlemsveten Gausta Geilo I Geiranger II Gjøra Glidbjørg Glomfjord Glåmos Goll Gol II Greipstad Grimo Grisvågøy Grong Grungedal Gulen Hadsel Halden Hammerfest Hanestad Hasvik Hattfjelldal Hattfjelldal I Haughom Haugsdal Hegra Heidal Hellandsbygd II Helleland Hemnes Hemsedal I Hestmannen Hol Hommelvik Horta Hovde fjell Hovden Hyen II Høgsfjord Høle Høyanger I Ikjefjord I

90.8 92.8 91.9 93.45 96.95 99.9 93.6 94.5 97.3 87.6 90,4 87.9 88.8 98.4 96.7 91.9 88.6 88.0 92.4 89.05 96.6 95.5 90.1 96.0 91.55 95.0 92.5 88.2 92.0 95.6 89.2 88.5 89.3 97.0 90.3 87.7 93.8 87.8 91.8 92.3 90.7 91.4 96.8 90.0

Effekt kW ERP 0.02 15 60 10 0.62 0.03 0.035 0.019 0.013 0.01 0.05 0.58 30 1.1 0.1 60 0.11 30 30 30 30 0.01 3 0.035 0.2 0.015 0.011 0.04 0.015 0.03 0.011 30 0.05 2 1 0.016 0.05 25 0.025 0.01 0.017 0.015 0.03 0.01

439

FM-stasjoner Frek­ vens Stasjon MHz Inset 89.8 Jetta 95.9 Jordet 91.5 Jøssingfjord 89.5 Kapp fjell 95.5 Karasjok 88.75 Kautokeino 90.35 Kirkehamn 99.5 Kistefjell 91.8 Kjøllefjord 94.9 Klakegg 91.0 Knaben 94.8 Kolvereid II 94.6 Kongsberg 91.3 Kongsdalen 93.6 Kongsfjord 95.2 Kongsmoen II 93.6 Kongsvinger 89.8 Kvamskogen 91.6 Kvelia 93.5 Kvikne 94.5 Kvilldal 90.5 Kvinesdal I 89.9 Kviteseid II 90.1 Kvænangsfjellet 90.5 Kyrkjebø 95.8 Kyrksæterøra 99.9 Kysnesstrand 97.9 Lakselv 99.9 Langevåg 94.4 Lavangen I 93.6 Leveld 92.3 Lillehammer 99.9 Limingen I 95.0 Limingen II 98.5 Ljørdal I 96.6 Ljørdal II 92.8 Lognabygd 95.2 Lom 94.9 Lom I 91.2 Lyngdal 97.6 Lyngen 93.3 Lysefjord 89.8 Lædre 90.0

440

FM-stasjoner Effekt kW ERP 0.01 30 0.01 0.03 0.6 1.8 3 0.017 30 0.03 0.015 0.03 0.06 60 0.04 0.015 0.015 30 0.012 0.019 0.03 0.032 0.015 0.02 0.042 0.015 0.027 0.015 2.4 0.015 0.015 0.015 0.1 0.03 0.015 0.015 0.015 0.015 0.05 0.015 30 3 0.015 0.011

Stasjon Lønahorgi Lønset Mefjell Mehamn Meldal Melhus Meløy Meråker I Modalen II Mofjellet Moi Mydland Narvik Nesbyen Nesflaten I Nesvik Nordfjordeid Nordhue Nordkapp Odda I Oppdal I Oppdal II Oppheim Oslo Plassen Polmak Ramsdalsheia Ramsund Rasvåg Reinsfjell Rennebu I Repparfjord Rindal Ringebu Rjukan Roan Røkkum Røldal Røros Røsbjørgen Røyrvik Salangen II Salsbruket I Salten

Frek­ vens MHz 93.3 96.4 92.2 96.1 96.1 92.4 94.4 89.8 96.5 92.1 94.8 87.6 88.8 89.7 96.3 95.4 89.4 87.6 89.2 90.0 90.0 93.7 93.2 88.65 91.9 90.8 95.7 87.9 90.6 89.1 90.1 93.0 97.8 90.5 95.0 87.6 96.8 91.0 89.7 95.0 93.2 87.6 99.9 93.3

Effekt kW ERP 60 0.024 0.02 0.03 0.04 60 0.13 0.018 0.015 0.03 0.01 0.008 30 0.02 0.015 0.04 15 60 15 0.018 0.04 0.03 0.015 100 0.01 0.015 0.02 0.04 0.011 30 0.015 0.01 0.013 0.01 0.025 0.028 0.01 0.03 0.008 0.015 0.015 0.015 0.015 0.7

FM-stasjoner

Stasjon Sand Sande I Sauda I Selbu II Seljord II Sira Sirdal Sjoa Sjøåsen Skafså Skarde Skei i Jølster Skien Skåbu Sogndal Sokndal Soknedal Solheim Sollia Sortland Steigen Steinkjer Stemshaug Stjørnafjord Stoksund Stord Stordal I Storforshei Storlidalen Storås II Stranda I Stranda II Stryn Suldal II Suldalsosen Sulitjelma I Sundsfjord Sunndalsøra I Sunndalsøra II Sunnylven III Sunnylven IV Svartisen Svelgen II Svorkmo

Frek­ vens MHz 87.6 98.8 90.9 99.9 94.4 90.1 87.6 94.0 99.5 95.1 87.6 96.0 88.2 93.7 91.5 99.9 88.0 89.8 90.0 94.9 90.3 90.9 94.1 87.6 95.6 96.0 87.6 90.6 89.6 99.9 94.3 90.0 96.9 88.2 91.0 91.0 87.6 96.83 93.8 97.5 87.6 95.9 87.6 96.0

FM-stasjoner Effekt kW ERP 0.036 0.015 0.015 0.01 0.013 0.015 0.017 0.03 0.015 0.012 0.01 0.015 30 0.024 30 0.007 0.01 0.034 0.015 0.05 30 12 0.02 0.09 0.01 60 0.015 0.02 0.02 0.015 0.03 0.015 0.75 0.02 0.012 0.25 0.015 0.05 0.05 0.015 0.013 0.03 0.018 0.01

Stasjon Svåsand Syvdsbotn I Sæbø I Sørli I Sørli III Tana Todalen II Tonstad Torjulvågen Trofors Trollhetta Trolltind Tromsø II Tron Trysil Tunnsjø Tydal Vadla Valid al Valsøyfjord I Vannylven Varanger Vardefjell Vega Veggen Velfjord Velledalen Vestre Gausdal Vik I Vinjeøra Vinstra I Volda Voss Yttervåg Øksnes I Ørnes I Ørsta Øvre Salangen Åfjord Åheim Ål Ålen I Ålen II Ålvundeid

Frek­ vens MHz 97.0 96.0 87.6 99.9 95.2 92.5 98.5 89.8 99.0 93.8 94.5 88.2 99.9 98.3 95.2 99.4 89.0 96.8 98.5 96.5 87.6 91.8 93.1 89.3 93.4 95.8 87.6 93.0 89.5 87.6 92.7 94.6 95.8 94.5 88.5 92.1 97.1 89.7 87.6 90.1 89.0 96.2 91.4 91.0

Effekt kW ERP 0.015 0.03 0.018 0.03 0.03 30 0.06 0.018 0.03 0.02 0.3 30 0.023 30 0.02 0.06 0.06 0.02 0.15 0.01 0.015 30 0.09 25 0.02 0.36 0.015 0.01 0.01 0.015 0.1 0.03 0.017 0.23 0.05 0.01 0.034 0.015 0.0075 0.015 0.01 0.015 0.015 0.03

441

FM-stasjoner

Stasjon Åmøya Åna-Sira Åndalsnes Årdal I Åseral

Frek­ vens MHz 98.9 95.0 96.0 87.6 91.2

Effekt kW ERP 0.03 0.01 0.15 0.03 0.01

33.18. Fortegnelse over norske FM-stasjoner.

442

Stasjon Ammarnås Arjeplog Arvid sj aur Bjorkliden Boden Bollnas Borlange Borås Båckefors Drevdagen Duved Emmaboda Enafors Finnveden Funåsdalen Gåddede Gållivare Gavle Gordalen G6 teborg Halmstad Haparanda Helsingborg Hemavan Holjes Horby Idre Jormvattnet Jåckvik Kallror Karesuando Karlshamn Karlskrona Karlstad Kiruna Kisa Kristinehamn Kultsjon Kvikkjokk/ Tavvevare Kvikkjokk/ Årrevare Laisvall Ljungdalen Lycksele Malmb Medstugan

Frekvenser MHz Pl P2 92,0 95,0 91,8 95,6 89,4 94,2 93,9 88,0 90,6 94,5 88,4 91,8 89,4 93,0 88,5 94,6 92,7 96,8 90,2 94,3 90,2 95,4 93,0 96,7 92,8 96,2 90,15 94,2 89,6 92,85 99,3 96,2 88,3 94,9 88,1 97,4 89,2 92,0 89,3 96,3 87,7 91,2 91,3 93,6 89,5 95,7 94,4 90,45 88,85 93,25 88,8 92,4 88,0 91,1 98,0 90,4 88,95 91,6 89,5 95,7 87,6 90,0 90,3 93,4 89,1 95,0 90,5 94,2 89,1 92,7 90,5 93,2 89,7 93,25 90,2 93,7

P3 97,7 99,7 97,1 99,9 99,4 96,0 97,7 97,9 99,1 98,65 98,6 99,75 98,8 99,9 99,9 88,9 98,5 99,8 97,55 99,4 95,4 97,9 98,65 97,3 99,9 97,0 93,4 88,0 93,9 99,7 97,8 98,3 97,7 96,5 96,4 96,9 99,9 96,1

0,03 0,03 60 0,03 60 60 60 10 60 0,03 0,03 60 0,03 3 0,03 0,03 60 60 0,03 60 60 60 3 0,03 0,03 60 0,03 0,03 0,03 0,03 0,3 3 10 3 60 3 0,03 0,03

94,0

97,3

99,9

0,03

89,7 90,8 90,0 92,9 87,9 95,0

92,0 95,1 93,1 95,4 93,3 97,6

96,1 98,0 96,8 98,7 98,0 99,9

0,03 0,03 0,03 60 3 0,03

Effekt kW

443

Stasjon

Mora Motala Norrkoping Nåssjo Pajala Rorbacksnas Seitevare Skellefteå Skovde Sollefteå Stockholm Stordalen Storuman Stromstad Sundsvall Sunne Sveg Syssleback Sadvaluspen Tornetrask Trollhattan Tåsjo Tanndalen Tarnaby Uddevalla Umfors Uppsala Varberg Vassijaure Vietas Visby Vislanda Vånnås Vastervik Vasterås Ange Orebro Ornskbldsvik Østersund Osthammar

Frekvenser MHz Pl P2 92,2 96,7 93,8 91,1 90,0 93,5 89,6 92,1 87,9 93,0 88,3 91,2 90,9 93,7 93,8 96,3 88,9 95,1 88,2 93,5 92,4 96,2 89,6 92,3 87,6 91,2 90,3 93,55 92,7 96,9 90,9 94,5 90,6 94,9 88,0 92,5 92,3 96,0 87,6 94,4 91,9 95,8 97,5 94,7 88,9 92,05 88,9 95,7 89,9 93,1 88,1 92,6 90,3 93,3 90,4 93,6 90,7 95,1 89,9 93,9 87,6 94,1 88,0 90,6 88,5 92,1 88,3 91,8 90,7 95,72 93,2 95,6 87,9 91,5 90,8 94,4 87,9 91,5 89,1 92,8

P3 98,95 98,2 98,7 99,0 95,9 93,6 96,8 99,9 97,5 98,1 99,3 99,05 99,0 95,95 99,2 98,45 97,9 99,35 99,2 98,0 99,8

96,3 98,2 97,2 96,3 96,6 98,8 97,7 97,4 97,2 94,7 95,8 96,0 98,0 99,6 99,55 97,8 94,0 95,5

33.19. Fortegnelse over svenske FM-stasjoner.

444

Effekt kW 10 3 60 60 60 0,03 0,03 10 60 60 60 0,03 60 0,03 60 60 60 0,3 0,03 0,03 3 60 0,03 0,03 3 0,03 3 10 0,03 0,03 60 10 60 60 60 10 60 10 60 3

r-

VHF-mottaking

VHF betyr ”very high frequencies” og gjelder radiofrekvenser mellom 30 og 300 MHz. I motsetning til hva som var tilfelle med de korte bølgene — som takket være refraksjonen i de ioniserte lagene av jordens atmosfære har en enorm rekkevidde - har senderne på VHF en rekkevidde som stort sett begrenses av horisonten. Ved frekvenser over ca. 30 MHz er det bare i unntakstilfelle at radiobølgene blir reflektert av atmosfærens ioniserte lag. VHF-radiobølger som rettes opp mot himmelen fortsetter således ut i verdensrommet. Det er bare den del av strålingen som følger jordoverflaten som kan benyttes ved radio­ kommunikasjon mellom jordbundne stasjoner. Det betyr bl.a. at man med sendere med en antennehøyde på ca. 10 m bare får noen titallkilometers rekkevidde. Med lengre antenner økes rekkevidden betydelig. FM- og TV-sendere på VHF som har antenner på flere hundre meters høyde, har rekkevidder som oppgår til betydelig mer enn 100 km. Se fig 34.01. Når det gjelder kommunikasjonen mellom jordbundne radio­ stasjoner og fly, blir forholdene ennå gunstigere. Man får da med VHF en rekkevidde på mange hundre kilometer. VHF benyttes også i stor utstrekning for flynavigering og kommunikasjon mellom bakke- og flystasjoner. På en måte er det bra at det eksisterer radiobølger med begrenset rekkevidde. Det fins nemlig en ganske betydelig radio­ trafikk av mer lokal karakter hvor man ikke vil ha større rekkevidde enn kanskje noen titalls kilometer. Begrenset rekke­ vidde medfører jo at man ikke risikerer forstyrrelser fra fjernt­ liggende sendere som arbeider på samme frekvenser på en helt annen kant av landet. Denne form for radiokommunikasjon er 445

34.01. På VHF har antennehøyden både på sender- og mottakersiden stor betydning for rekkevidden. Rekkevidden er stort sett begrenset til fri sikt mellom sender- og mottakerantenne. VHF-sendere i fly har derfor ganske stor rekkevidde. VHF-sendere i romfartøy kan høres over et helt kontinent. S = sender, M - mottaker.

nødvendig for f.eks. transportdirigering, taxi, politi, brannvesen m.m. Innen industri og servicenæringer er det også behov for liknende kortdistansekommunikasjon via radio. Skipsfarten tren­ ger også å radiokommunisere over kortere avstand, f.eks. når man befinner seg noen hundre kilometer fra kysten og når man tar seg inn i havner. En stor del av VHF-området er reservert for radiotrafikk av dette slag.

Lytting på VHF-båndet Dersom man følger med på VHF-båndet, kan man holde seg orientert om hva som skjer innen hjemkommunen. Det finnes ingen lov som forbyr avlytting av radiosendinger samme hvilket 446

bånd eller hvilken type kommunikasjon det måtte gjelde. Derimot er det absolutt forbudt å utnytte det man har avlyttet på noen som helst måte. Imidlertid gir Teledirektoratet normalt ikke opplysninger om hvor de enkelte tjenester har sine frekvenstildelinger. De som har behov for slike informasjoner, bes henvende seg til Teledirektoratet, Radiotransmisjonskontoret, i hvert enkelt tilfelle. De av leserne som bor ved kysten kan more seg med å lytte på kystradiotrafikken mellom skip og kystradiostasjoner. Nesten over alt i landet kan en høre flyradiokommunikasjon og signaler fra romfartøy. Senderamatørenes lokalsamtaler kan det også være interessant å lytte til.

Smalbånds-FM benyttet på VHF De sendere som benyttes til radiokommunikasjon på VHF, har i de aller fleste tilfelle frekvensmodulering, FM. I motsetning til den frekvensmodulering som benyttes for FM-senderne, har man lavt frekvenssving. Frekvenssvingningen kan ved f.eks. transportdirigering via radio maksimalt være 5 kHz. Dette er mulig p.g.a. at man ved slik overføring bare overfører tale. Ved mottaking av radiokommunikasjon på VHF er det derfor ikke nødvendig å benytte mottakere med frekvensdemodulator av den type som ble benyttet ved FM- og TV-mottaking. Man kan nemlig få absolutt tilfredsstillende demodulering av ”smalbåndsFM” med vanlig detektormottaker. Se fig 34.02. En fordel med at man kan benytte en mottaker med vanlig AM-detektor er at man da uten omkobling kan ta imot også slik radiokommunikasjon på VHF som skjer med AM, f.eks. flyradio­ kommunikasjon og privatradio. Senderne på VHF ligger på 25 eller 50 kHz avstand. Dette gjør det ganske lett å skille dem fra hverandre med den relativt høye nærselektivitet som finnes i en vanlig AM-mottaker med ca. 500 kHz mellomfrekvens.

447

34.02. Vi benytter i stor utstrekning smalbånds-FM med maksimal frekvenssvingning på 5 kHz ved radiokommunikasjon på VHF. Denne kan demoduleres slik at vi oppnår såkalt flankedemodulering.

Konverter for VHF-mottaking De som vil drive med VHF-mottaking kan med fordel komplettere 3,5—4.5 MHz-mottakeren med en konverter for et eller flere bånd på VHF.

Konverter for sjofartsradio på VHF Sendefrekvensene for den maritime VHF-radiokommunikasjon er konsentrert om 28 kanaler. I fig 34.03 gis en oversikt over landets kystradiostasjoner. Tabellen i fig 34.04 viser kyst- og skipsstasjonenes sendefrekvenser. Kanal 16 er anrops- og nødkanal. Vil man ha mulighet til å avlytte den radiokommunikasjon som foregår på disse 28 kanalene, kan man koble en konverter foran 3,5—4,5 MHz-mottakeren. Denne kan f.eks. ha følgende lokaloscillatorfrekvenser.

448

Ønsket frekvensområde (MHz)

Lokaloscillator- Speilfrekvens frekvens (MHz) (MHz)

156,0—157,5 (for skipsradiosendere) 161,5—162,5 (for kystradiostasjoner)

153,0 158,0

(148,5-149,5) (151,5-152,5)

Man kan benytte det samme kretskortet som ble benyttet i den 28 MHz-konverteren som ble beskrevet i kapittel 10. Spolene L2, samt L3/L4 og L7 får forandret tørntall. Se fig 34.05. Skjemaet blir det samme som for 28 MHz konverteren. Noen avvikelser er det likevel: I oscillatorkretsen faller L8, C12 og R7 bort. I stedet får vi en kondensator på 4,7 pF som kobles direkte mellom kollektor og emitter på T3. Se fig 34.06. Ettersom det mottatte frekvensområdet er relativt begrenset, kan man ha inngangskretsene fast avstemte. Dette skjer med trimmerne C3 og C5. L1/L2 avstemmes eksempelvis til 158,5 og L3/L4 til 160,5 MHz. For å koble om mellom de to områdene 156,5 — 157,5 MHz resp. 161,5 — 162,5 MHz, trenger oscillatorkretsen en enkel toveisomkobler. Denne har til oppgave å koble inn de to ulike forspenningene som er nødvendige for at de ønskede oscillatorfrekvensene skall oppnås. De to forspenningene kobles inn til kapasitansdioden D4. Se fig 34.06. Følsomhetsreguleringen utføres med trimmepotensiometeret Rt3 som stilles inn en gang for alle på en gunstig verdi. Trimmingen av kretsene utføres enklest med en signalgenerator. Er man imidlertid ikke i besittelse av en signalgenerator, kan man ved hjelp av en viss tålmodighet komme fram til ønsket frekvens­ område. Dette skjer ved at man — med antennen tilkoblet og samtidig som man vrir på trimmerne Rtl og Rt2 og eventuelt trimmekjernen til L7 — forsøker å få inn et fartøy eller en kystradiostasjon som har identifiserbare frekvenser eller kanalnummere. Deretter må man dreie på trimmerne til signalkretsen L1/L2 og L3/L4, inntil man får tilfredsstillende mottaking innen hele det båndet man ønsker å ta imot. Komponentdata, monteringstegning m.m. stemmer over ens med dem som ble gitt i kapittel 10 for 20 MHz-konverteren. 29-Radioteknikk

449

Konverter for flyradiokommunikasjon på VHF

Fly radiokommunikasjonen skjer på VHF innen området 118—144 MHz. De fleste trafikkledertårnene på norske flyplasser har arbeidsfrekvenser på omkring 118-119 MHz (Alta, Banak, Bardu­ foss, Bodø, Oslo-Fornebu, Røros, Stavanger-Sola, TromsøLangenes, Trondheim-Værnes og Ålesund-Vigra. Noen har arbeidsfrekvenser mellom 120 og 122 MHz (Andbya, Bergen-Flesland, Kirkenes-Høybuktmoen, Kristiansand-Kjevik, Kristiansund, Oslo-Gardermoen, og Rygge). Den internasjonale nødfrekvensen for fly er 121,5 MHz. En konverter som er beregnet for 3,5-4,5 MHz-mottakeren kan ha oscillatorfrekvensen 122,5 MHz. Man får da inn båndet 118—119 MHz samt speilfrekvensene for båndet 126—127 MHz. For en slik konverter kan man bruke det samme kretskortet som ble benyttet i 28 MHz-konverteren som ble beskrevet i kapittel 10. Spolene L1/L2, L3/L4 samt L7 må likevel omdimensjoneres. Viklingsdata se fig 34.07. Koblingen for oscillatoren blir som vist i fig 34.06. Rt2 og 01 faller imidlertid bort, en bøyle settes mellom stift 1 og 9. L1/L2 og L3/L4 trimmes enten fast til 118,5 MHz eller 126,5 MHz. Dette er avhengig av hvilket frekvensbånd man vil lytte på. For de spesielt interesserte kan vi nevne at romradiokommunikasjon foregår på båndet 136—137 MHz.

450

34.03. VHF kanaloversikt for radiokommunikasjon over norske kyststasjoner. O - kyststasjoner. ± = VHF kystradioanlegg i drift pr. 1.11 19 73 △ = VHF kystradioanlegg i drift pr. 31.12 1975.

451

Kanalnummer

Skipsstasjoner

Kyststasjoner

Kanalnummer

Sendefrekvenser (MHz) SkipsKyststasjoner stasjoner

01

156,050

160,650

15

156,750

02

156,100

160,700

16

156,800

03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14

156,150 156,200 156,250 156,300 156,350 156,400 156,450 156,500 156,550 156,600 156,650 156,700

160,750 160,800 160,850

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

156,850 156,900 156,950 157,000 157,050 157,100 157,150 157,200 157,250 157,300 157,350 157,400

Sendefrekvenser (MHz)

160,950 156,450 156,500 156,550 156,600 156,650 156,700

156,750 Verneband 156,7625 — 156,7875 MHz 156,800 Kalling og sikkerhet Verneband 156,8125156,8375 MHz 156,850 161,500 161,550 161,600 161,650 161,700 161,750 161,800 161,850 161,900 161,950 162,000

34.04. Oversikt over kyst- og skipsstasjonenes sendefrekvenser.

T2

“9V

Til loddestift 13

34.06. I konverterer for høyere frekvenser må man benytte en oscillatorkobling som vist i dette skjemaet.

452

L2b L2 = 2 tørn 0,7 mm

L2a

lakkisolert.

L1 =1 tørn

L7 = 1,5 tørn

0,7 mm

0,7 mm

plastisolert.

lakkisolert.

L3 = 2 tørn

0,7 mm lakkisolert. L4 = 1 tørn

0,7 mm

plastisolert.

34.05. Viklingsdata for induktansspoler for konverter som er beregnet for bandet 156,5-157,5 og 161,5-162,5 MHz.

453

L2 = 7 tørn

L7 = 8 tø rn

0,7 mm

0,7 mm

lakkisolert.

lakkisolert.

L8 = 3 tørn

L1 = 2 tørn

0,7 mm

0,7 mm

lakkisolert.

plastisolert.

L^b L3 = 7 tørn Gavl

0,7 mm

L4a

lakkisolert.

ViklingsL4 = 2 tørn

retning

0,7 mm plastisolert.

10 mm

34.07. Viklingsdata for induktansspoler for konverter som er beregnet for båndene 118-119 og 126-127 MHz. Når det gjelder L5, L6 og L9, se fig 34.05.

454

35

Antenner for VHF-mottaking

I prinsippet er det samme dimensjoneringsregler for ultrakortbølgeantenner som for kortbølgeantenner. På grunn av den korte bølgelengden blir imidlertid antennedimensjonene tilsvarende mindre. Det kommer dessuten en ny faktor inn i bildet. De utsendte radiobølgenes polarisasjon påvirker antenneforholdene på mottakersiden. En senderantenne som har sine aktive elementer vertikalt rettet, vil sende ut vertikalt polariserte bølger. Dette betyr at det elektriske feltet er vertikalt rettet ved jordoverflaten. Se fig 35.01a. En senderantenne med horisontalt innrettede antenneelementer sender ut horisontalt polariserte bølger. Dette betyr at det elektriske feltet er horisontalt rettet ved jordoverflaten. Se fig 35.01b. På VHF forekommer begge disse typer av polarisasjon. De fleste sendere — f.eks. de fleste FM-senderne — som benytter antennepolariserte bølger, men det forekommer også i stor utstrekning sendere — f.eks. de fleste FM-senderne — som benyttes antenne­ systemer som sender ut horisontalt polariserte radiobølger. På kortbølge forekommer også disse to typene antennepolarisasjon. På grunn av at kortbølgestrålingen når mottakerantennen etter gjentatte refleksjoner mellom ionosfæren og jordoverflaten, er imidlertid de radiobølgene som når mottakeren så ubestemt polarisert at man ikke behøver å vie polarisasjonsproblemet noen særlig oppmerksomhet. Det samme gjelder for mellombølge og langbølge. Der er bølgelengden så lang at mottakerantennens stilling ikke har noen særlig betydning, hvert metallformål som er jordisolert fungerer som antenne. På VHF stiller imidlertid problemet seg annenledes. Der er det nemlig hovedsakelig sende­ rens direktestråling som når mottakerantennen og antennelengden 455

0

35.01a. Horisontalt polariserte bølger kommer fra en senderantenne som er montert horisontalt, b. Vertikalt polariserte radiobølger kommer fra en senderantenne som er montert vertikalt.

er av samme størrelsesorden som bølgelengden. Dersom man prøver å ta imot horisontalt polariserte bølger med en vertikal antenne, får man praktisk talt ingen signaler i det hele tatt fra antennen. De retningsegenskaper som man har hos horisontalt-respektive verti­ kalt polariserte antenner vises i fig 35.02. Disse diagram forutsetter at man har et eneste antenneelement som består av en halvbølgeantenne eller en antenne som er kortere enn en halvbølge. Av diagrammet ser vi at horisontalt-polariserte antenner er sterkt retningsvirkende, vertikale antenner derimot er i prinsippet rundstrålende i horisontalplanet.

456

Dersom man benytter et kombinert antennesystem, dvs. et antennesystem med flere antenneelementer, kan man få så godt som retningsuavhengige egenskaper også for horisontaltpolariserte systemer. Dette kan man få til ved å montere et antall halvbølgeelementer på en slik måte som vist i fig 35.03. FM- og TV-sendere har i prinsippet antennesystemer av denne type som gir rundstrålende egenskaper for antennen i horisontal­ planet.

35.02. Retningsdiagram for en halvbølgeantenne som er montert (a) vertikalt (b) horisontalt.

457

R etn i ngs karakteristikk

35.03. Ved å montere fire horisontalpolariserte halvbølgeantenner på den måten som blir antydet i figuren, får man en rundstrålende antenne for horisontalpolariserte bølger.

Vertikale kvartbølgeantenner Når det gjelder småsendere, f.eks. for bilradio, privatradio og modellstyring, benytter man seg praktisk talt alltid av vertikale antenner. Det er lett å innse grunnen til dette. Man er da ikke retningsbundet i horisontalplanet og trenger ikke å tenke på at man p.g.a. den mobile stasjonens bevegelser skal komme i ugunstig stilling i forhold til basisstasjonen. Dersom en vertikal antenne plasseres umiddelbart over jordover­ flaten, fungerer jorden som en elektrisk reflektor og man kan da benytte antenner som bare er en kvart bølgelengde lange. Se fig 35.04. På basisstasjonene monteres ofte slike vertikale kvartbølgean­ tenner på en høy mast. Man må da lage en kunstig jordoverflate, et såkalt jordplan. Dette ordnes ofte med et antall nedbøyde reflektorer. Se fig 35.05. Antenner av denne type kalles jordplansantenner. Ved bilradio kan eksempelvis biltaket fungere som jordplan, i motorbåter kan riggen gjøre samme nytte.

458

35.04. En vertikal antenne som blir plassert over jordoverflaten, som elektrisk sett er reflekterende, kan vcere en kvart bølgelengde lang. Den fungerer som en halvbølgeantenne, men får en matningsimpedans som er halvparten av en "riktig” halvbølgeantenne. Dvs. 35 ohm istedet for 70 ohm.

35.05. Den reflekterende jordoverflaten som er nødvendig for en kvartbølgeantenne, kan erstattes med et jordplan. Man får da en såkalt ”GP-antenne” (ground plane-antenne).

Kvartbølgeantenner av denne type kan altså monteres slik som det vises i fig 35.06. Her utnyttes en koaksialkabels skjerm som et slags jordplan: Innerlederen fungerer som strålende element.

459

In nerlederen dras ut av

s kjermkabelen

35.06. Kvartbolgeantenne av enkleste sort. Man benytter den matede koaksialkabelens ende som antenne. Innerlederen trekkes fram og blir et strålende element, skjermen fungerer som et slags jordplan.

Lengden av en kvartbolgeantenne

Lengden av en kvartbolgeantenne er avhengig av forholdet mellom antennens lengde og antenneelementets diameter. Diagrammet i fig 35.07 kan benyttes til å beregne antennelengden for en VHF-antenne av kvartbølgetype med slankhetstall over 50. Av diagrammet finner man f.eks. ut at med et frekvensområde omkring 40 MHz blir antennelengden ca. 180 cm. Ved slankhetstall omkring 100 blir båndbredden for en antenne av denne type ca. 10 % av resonansfrekvensen. En slik antenne kan tydeligvis benyttes for mottaking innen meget brede bånd på VHF. Båndbredden for en 40 MHz antenne blir f.eks. 4 MHz. I tab 35.08. gis antennelengden for en vertikal kvartbolgeantenne som er beregnet for mottaking innen noen forskjellige frekvensbånd på VHF. 460

35.07. Diagram som viser lengden til en kvartbølgeantenne med høyt slankhetstall for frekvenser mellom 30 og 200 MHz.

Frekvensområde Antennelengde (cm) (MHz)------------------------------------------------------------------------Antenne i overensstemmelse Antenne i overensstemmelse med fig 35.04. med fig 35.05.

70- 80 150-170 130-150 110-130

95 45 51 59

92 43 49 58

35 08. Antennelengden for antenner av kvartbølgetyper for noen ulike frekvensområder innen VHF. & sr j

461

Antenner til mobilt bruk For små mobile stasjoner og for privatradio- og modellfjernstyringsapparater benytter man ofte antenner uten jordplan. Antennen plasseres da uten nedføring direkte på et antenneuttak på apparatkassen. Apparatkassen fungerer som jordplan og dette jordplanet virker mer effektivt dersom man holder apparatet i hånden. Operatøren fungerer da selv som et slags jordplan. Antenner for mobilt bruk er ofte kortere enn en kvart bølgelengde. For å høyne effektiviteten er det vanlig at man utstyrer slike antenner med en forlengningsspole. Denne kan plasseres nede ved antennens fot i forbindelse med antenneutgangen. Se fig 35.09. Den må dimensjoneres på en slik måte at den gir resonans med antennens kapasitans. Størrelsen av antennekapasitansen for en viss antennelengde kan leses ut av diagrammet i fig 35.10. Etter at man av fig 35.10 har bestemt antennekapasitansen, kan man av diagrammet i fig 35.11 bestemme hvilken kapasitiv reaktans Xc en viss antennekapasitans C tilsvarer ved en viss frekvens. Av samme diagram kan man også ta fram den induktansverdi som gir samme induktive reaktans, Xp. Det er denne induktansverdien som kreves for en forlengningsspole som er plassert ved antennefoten av en antenne med den valgte lengden.

Til mottakeren

35.09. Antenner som er kortere enn en kvart bølgelengde kan utstyres med en forlengningsspole ved antennens fødepunkt. Dermed økes antennens effektivi­ tet.

462

Dette diagram gjelder for 3—30 MHz. For andre frekvenser må man beregne antennekapasitansens (C) kapasitive reaktans Xc av formelen. Xc= 1/2 7rCf

der Xc i ohm C i pF og f i MHz. Den ønskede induktansverdien fås av formelen

L = Xc/2 7Tf

der L i gH, f i MHz og Xc antennekapasitansens reaktans i ohm ved vedkommende frekvens. Ennå mer effektiv — men mekanisk noe vanskeligere — er det å plassere en forlengningsspole midt på antennen. Se fig 35.12. Verdien av induktansen blir nesten dobbelt så stor som den som gjelder for en forlengningsspole ved antennens fot.

Dlagra™ s°m viser antennekapasitansen til en antenne som har en lengde som er betydelig kortere enn en kvart bølgelengde.

463

35.11. Diagram som viser den kapasitive reaktansen ved frekvenser 3-30 for noen verdier av antennekapasitansen. Diagrammet kan også benyttes til å bestemme induktansen for en induktansspole som skal kompensere den kapasitive reaktansen i antennen.

Halvbølgeantenner Halvbølgeantenner forekommer ofte på VHF, for såvel vertikaltsom horisontaltpolariserte bølger. Da bølgelengden på VHF holder seg mellom 10 og 1 m, får en halvbølgeantenne meget håndterlige dimensjoner. Det innebærer at man med fordel kan produseie VHF-antenner som er selvbærende, f.eks. av aluminiumsrør. 464

Til mottakeren

35.12. Forlengningsspole montert i antennens senter.

Dermed kommer man inn på en annen teknikk ved montering av antenner enn den man benytter seg av når det gjelder kortbølgeantenner av kobbertråd, opphengt mellom isolatorer.

Det kreves tilpasning

Som vi allerede har nevnt i kapittelet om kortbølgeantenner, er tilpasningsproblemet av større betydning jo høyere opp man kommer i frekvens. Vil man oppnå optimal følsomhet på ultrakortbølgeområdet med et mottakeranlegg, må man dimen­ sjonere antennesystemet og inngangskretsen for (tilnærmelsesvis) optimal impedanstilpasning. Av praktiske grunner er man da nesten tvunget til å arbeide med antenner som er impedanstilpasset til nedføringen. Likeledes må man ha full impedanstilpasning mellom nedføring og mottakkerinngang. Dette forutsetter at man arbeider med halvbølge- eller helbølgeantenner som jo er resistive. Dessuten må antennens resistans være = nedføringens karakteris­ tikk. Se kapittel 30. Det er neppe mulig på VHF — slik som tilfallet var på kortbølge — å klare seg med en eneste antenne for hele området. Dette skyldes bl.a. at det finnes VHF-sendere for såvel vertikalt- som horisontalpolariserte bølger. Det går riktignok an å plassere antennene i 45° vinkel med 30-Radioteknikk

465'

jordoverflaten, man får da akseptabel mottaking av såvel horison­ talt- som vertikaltpolariserte bølger. På den annen side kan det være bra å slippe unna alt for sterk innstråling av sterke horisontalpolariserte FM- og TV-bærebølger ved mottaking av andre trafikkslag som arbeider med vertikaltpolariserte bølger ved betydelig lavere signalnivåer. På ultrakortbølge er det derfor gunstig å ha et flertall halvbølgeantenner med resonansfrekvens forlagt til de bånd som man er særlig interessert i. Det er ikke vanskelig å bygge halvbølgeantenner av aluminiumsrør og man pådrar seg heller ingen store økonomiske utgifter ved å skaffe seg en oppstilling av antenner for VHF-området, dels for vertikalt- dels for horisontaltpolariserte bølger. Når det gjelder dimensjoneringen av halvbølgeantenner for ultrakortbølge, gjelder at slike antennes lengde, på samme måte som tilfellet er med kortbølgeantenner, er avhengig av slankhetstallet, dvs. forholdet mellom antennens lengde 1 og antennelederens diameter d. Se fig 35.13 som viser forholdet mellom forholdstallet 1/d og den faktor 1/X som man skal multiplisere bølgelengden med for å få fram lengden for en halvbølgeantenne. Bølgelengden Å i m = 300/f der f-frekvensen i MHz. Eksempel: Man ønsker en antenne for frekvensen 150 MHz. Materialer: 10 mm aluminiumsrør.

35.13. Diagrammet viser forholdet mellom en antennes slankhetstall l/d og den faktor man skal multiplisere bølgelengden med for å få en halvbølgeantennes antennelengde.

466

35.14. Diagrammet viser forholdet mellom en antennes slankhetstall og matningsimpedansen (R) for en halvbølgeantenne.

Bølgelengden X = 300/150 = 2 m. Forholdstallet 1/d er da ca. 100. Av diagrammet i fig 35.13 oppnås for 1/d = 100 verdien 1/X = 0,47. Antennelengden 1 = 0,47x2 m = 0,94 m. Fødeimpedans For en halvbølgeantenne av den type som er blitt behandlet her, er antennens resistans ca. 60 ohm ved 1/2-bølgefrekvensen. Se fig 35.14 som viser impedansen i fødepunktet for en halvbølgeanten­ ne som funksjon av forholdstallet 1/d. For at man skal få best mulig impedanstilpasning til en mottaker må man dels ha en nedføring med ca. 60 ohms karakteristikk, dels skal mottakerens inngangsimpedans være ca. 60 ohm. (Man kan i dette tilfelle godt benytte en koaksialkabel for 70 ohms karakteristikk). Tilkobling av fødekabelen til antennen kan skje som vist i fig 35.15.

Foldet halvbølgeantenne Når det gjelder halvbølgeantenner som er symmetrisk oppbygde, kan det være praktisk å benytte en såkalt båndkabel med 300 ohms karakteristikk som nedføring og 300 ohms inngang på mottakeren. Av denne grunn er de fleste FM- og TV-mottakere utstyrt med en 467'

1 0 mm. Al. rør

A1 - røret

rettes til

\ /

L Plexiglass-

plate

35.15. På denne måten kan en halvbølgeantenne monteres i sitt fødepunkt.

35.16. Foldet halvbølgeantenne. Lengden l skal være det dobbelte av den lengde som man får av diagrammet i fig 35.13. Avstanden a kan være 0,03 X Materialet kan være aluminiumsrør 10 mm. Punktet som markeres med en pil kan jordes.

468

300 ohms symmetrisk antenneingang tilsvarende antenneingangen til den tidligere beskrevne Pl, P2, P3-tilsatsen. Det er tydeligvis ønskelig at impedansen for halvbølgeantenner høynes fra 60 til 300 ohm. På den måten får man full impedanstilpasning mellom nedføring og antenne. Den enkleste måten å få opp impedansen i antennen på, er å la den få en utforming som den som vises i fig 35.16. En slik antenne har en fire ganger høyere impedans og reaktans enn halvbølgeantennen. Resistans- og reaktanskurvene er også noe avvikende. Man får samtidig noe større båndbredde for denne antennen. Lengden 1 har en verdi lik det dobbelte av tallet vi kan ta ut av diagrammet i fig 35.13. En ikke uvesentlig fordel med en foldet halvbølgeantenne er at man uten videre kan jorde den. Dette gjør man enklest ved å montere antennen direkte på en mast som da kan være jordet.

Retningsantenner De små antennedimensjone på VE1F gjør det mulig å bygge VHF-antenner med betydelig retningsvirkning. Se kapittel 30. Den vanligste retningsantennen for ultrakortbølge er den såkalte Yagi-antennen. Den består av en halvbølgeantenne komplettert med såkalte parasittiske elementer dvs. antennestaver. Disse er plassert i nærheten av og parallelt med halvbølgeantennen, det skal imidler­ tid ikke være noen elektrisk forbindelse med denne. På ultrakortbølge kommer strålingen mot antennen i alminne­ lighet praktisk talt horisontalt. Dette skyldes at ultrakortbølgene bare unntagelsevis reflekteres mot ionosfæren. Strålingsdiagrammet for 0°’ innfallsvinkel for en halvbølgeantenne vises i fig 35.17a. Vi ser at vi med en slik antenne får ganske brede loper på begge sider av antennen. De parasittiske elementene påvirker antennen på en slik måte at strålingen økes i hovedretningen og understrykkes i andre retninger. Strålingslopen i hovedretningen blir smalere jo større antall parasittiske elementer man benytter. Se fig 35.17b. Dette betyr en viss økonomisering med det tilgjengelige signalet samtidig som man reduserer påvirkningen fra støystråling som kommer inn i andre retninger enn den ønskede.

469

J 1

35.17a . Retningsdiagram for en halvbølgeantenne. b. Retningsdiagram for en Yagi-antenne med tre direktører og reflektor.

En retningsantennes egenskaper blir i alminnelighet angitt i dB antenneforsterkning. Antallet dB angir hvor meget sterkere signa­ let som avgis av retningsantennen i dennes maksimumsretning er sammenlignet med en enkel halvbølgeantenne, foldet med bredsiden mot den innfallende strålingen. Den enkle halvbølgeantennen er altså den referanseantenne som man tar som norm og som man sammenligner andre antenner med. Hvis en antenne har en antenneforsterkning på 10 dB, betyr det at denne antenne — i maksimumsretningen — gir 10 dB høyere signalspenning til mottakeren, dvs. 3,8 ganger høyere signalspenning enn det en halvbølgeantenne skulle kunne gi. Det finnes to typer parasittiske elementer som man kan utruste en halvbølgeantenne med. Nemlig dels en eller flere direktorer, dels en reflektor. Direktorene som plasseres parallellt med halvbølgeantennen og foran denne i forhold til senderen, frembringer en forsterkning av antennens strålningslop i fremretningen. Dessuten undertrykkes den stråling som faller inn på baksiden av antennesystemet. Reflektoren som likeledes plasseres parallellt med halvbølge­ antennen, men bak denne i forhold til senderen, har en liknende

470

effekt. Tab 35.20 og 35.21 illustrerer hvor meget en reflektor og en direktor har å si når det gjelder antenneforsterkning ved plassering på varierende avstand fra den matede halvbølgeanten­ nen. ”dB-tabell”

dB-tall 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20

Tilsvarende tallforhold

1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2,00 2,24 2,51 2,82 3,16 3,98 5,01 6,31 7,94 10

Antenne i overensstemmelse med fig 35.15 for frekvensområde (MHz)

34- 40 68- 80 88-103 105-124 124-145 144-170

Antennelengde (cm) 383 191 148 123 103 89

35.18. Lengden for en bredbåndet halvbølgeantenne ved visse frekvensbånd på VHF.

471

Antenne i overensstemmelse med fig 35.22 for frekvensområde (MHz)

ld

34- 36 36- 38 38- 40 68- 72 72- 76 76- 80 88- 93 93- 98 144-152 152-160 160-170

351 332 315 175 166 157 136 128 83 79 74

L lr ad ar (cm) (cm) (cm) (cm) (cm)

405 437 86 383 414 81 363 392 76 201 219 43 191 206 41 180 196 38 155 169 33 152 160 31 95 103 20 90 98 19 85 93 18

171 162 154 86 82 77 66 62 40 38 36

1 Lr = 0,51 X, Ld = 0,41 X, ÅR = 0,20 X, AD = 0,10 X 35.19. Mål for smalbåndet retningsantenne ved visse frekvenser på VHF.

Reflektoravstand i % av bølgelengde Reflektorlengde (d = X/200) i % av bølgelengde Tilkoblingsimpedans (ohm) Forsterkning (dB)

10

51

15 53

50

20

53

49

25

52

48

52

15 25 30 45 45 75 65 60 2,8 2,4 3,0 2,2 2,8 2,2 2,4 2,0

35.20. Data for halvbølgeantenne med reflektor.

Direktoravstand i % av bølgelengde 10 20 12 15 Direktorlengde (d = X/200) i % av bølgelengde 47 38 44 46 43 45 42 42 Tilkoblingsimpedans (ohm) 15 40 45 25 20 30 40 25 Forsterkning (dB) 3,5 2,5 3,7 3,6 3,1 2,2 2,0 1,8 35.21. Data for halvbølgeantenne med direktor.

472

En halvbølgeantenne som utrustes med parasittiske elementer, påvirkes også på andre måter. For det første synker halvbølgeantennens impedans sterkere jo flere direktører som monteres foran antennen og jo tettere disse plasseres. Også reflektorer på­ virker antennens impedans. Fig 35.22 viser hvordan matningsimpedansen varierer i et enkelt antennesystem bestående av en halvbølgeantenne med direktør og reflektor, når avstanden mellom de ulike antenneelementene varierer. Se også tab 35.20 og 35.21. De parasittiske elementene fører også til at antennens bånd­ bredde reduseres ved at strålingsresistansen for antennen reduseres, mens reaktansene holder seg temmelig utforandrede. Har man en halvbølgeantenne i et antennesystem med en direktor og en reflektor kan — som det fremgår av fig 35.22 — impedansen for en halvbølgeantenne synke fra 70 ohm til kanskje 20 ohm. Det er da opplagt at man ikke kan benytte 70 ohms koaksialkabel lenger, heller ikke 300 ohms båndkabel som nedføring. Man må ty til ulike metoder for å øke halvbølgeanten-

3522 Matmngsimpedansen R for en Yagi-antenne som består av en Halvbølgeantenne med direktor og reflektor. Avstanden direktor - reflektor er fast bestemt til 0,3 x bølgelengden. Matmngsimpedansen vises som funkSR)” an^VSitafldnen mellom halvbølgeantennen og reflektoren, som angis medi X lgelengden som e"het. Direktorens lengde LD er parameter. LR =

W

nens impedans slik at denne passer til den nedføringen som man ønsker å benytte. En metode har vi allerede berørt: Man benytter en foldet halvbølgeantenne. Dette øker matningsimpedansen i forhold til en vanlig halvbølgeantenne med fire ganger, dvs. i dette tilfelle fra 10—40 ohm. Dette er utilstrekkelig for at vi skal få god tilpasning til en 70 ohms nedføring. Man kan da ty til en såkalt kvartbølgetransformator for å få opp antennens matningsimpedans. Plasserer man parasittiske elementer for tett inntil halvbølge­ antennen, vil dette føre til en sterk reduksjon av impedansen. Plasserer man elementene på litt lenger avstand får man riktignok ikke like kraftig forsterkning, men på den annen side reduseres ikke impedansen så kraftig. Også på grunn av at båndbredden for en antenne med parasittiske elementer synker raskt jo nærmere elementene plasseres halvbølgeantennen, bør man unngå altfor kompakte retningsantenner. Det kan være vanskelig å få antennen avstemt til eksakt riktig frekvens og skal antennen benyttes til f.eks. farge-TV-mottaking må man ha minst 5 MHz båndbredde for å få fullgod mottaking. Avstanden 0,15 X—0,25 Å er et passelig kompromiss. Man kan øke båndbredden for en retningsantenne ved å gjøre direktørene kortere, ca. 0,41—0,43 X, samtidig som man gjør reflektoren ca. 0,52—0,54 Å lang. Man kan på denne måten få opp

35.23. Eksempel som viser hvordan elementene i en Yagi-antenne med foldet halvbølgeantenne kan monteres på metallbom.

474

båndbredden slik at den blir av samme størrelseorden som en enkel halvbølgeantenne. Ulempen er at antenneforsterkningen blir redu­ sert. Man kan uten videre jorde midtpunktet av de parasittiske elementene. Dette letter monteringen av antennen betydelig, fordi man kan skru eller på annen måte feste reflektoren og direktoren direkte på en horisontal metallbom. Benytter man en foldet halvbølgeantenne, kan monteringen bli forholdsvis enkel å utføre. Se fig 35.23. Ingenting hindrer imidlertid at man monterer hele antenne­ systemet på en trekonstruksjon. Man må likevel passe på at det er noenlunde god isolasjon mellom tilkoblingsuttakene på halvbølge­ antennen.

Kvartbølgetransformator Det fins imidlertid andre metoder enn å folde en halvbølgeantenne for å impedanstilpasse en retningsantenne med lavohmig matningsimpedans til 70 eller 300 ohms kabel. Man kan eksempelvis benytte seg av en kvartbølgetransformator. En kvartbølgetransfor­ mator består av en ledning som har en såkalt ledningskarakteristikk. Denne ledningskarakteristikken utgjør det geometriske middeltall av de impedanser som man skal tilpasse. Den har videre en lengde som er nøyaktig en kvart bølgelengde ved den frekvens man har til hensikt å benytte antennen for. Se fig 35.24. Denne

Kvartbølgetransformator

U--------- ~(1/4) bølgelengde!

35.24. Prinsippet for en kvartbølgetransformator.

475

impedansomsetningen fungerer imidlertid bare innen et begrenset frekvensintervall. Smalere jo større impedansomsetning man vil etterstrebe. Som kvartbølgetransformatorer kan man benytte båndkabel eller koaksialkabel. Legg merke til at ledningslengden blir kortere enn en kvart bølgelengde. Lengden er ca. 80 % av en kvart bølgelengde for båndkabel og 70 % av en kvart bølgelengde for koaksialkabel. Ved beregning av en kvartbolgeantenne fastsetter man først lengden av en kvart bølgelengde ved den aktuelle frekvensen = 75/f, med f i MHz. Dette tallet multipliseres med 0,8 henholdsvis 0,7, avhengig av hvilken type leder som benyttes. Man får da fram lengden av den kvartbølgelederen som skal benyttes. Eksempel: Man har en antenne med impedansen 70 ohm og vil transformere denne til 300 ohms båndkabel. Det geometriske middeltallet av 70 og 300 får vi av V’70 • 300 = V21.000 ~ 150. En kvartbølgetransformator skal altså ha denne ledningskarakteristikken. Ved frekvensen 100 MHz tilsvarer 75/100 = 0,75 m en kvart bølgelengde. Benyttes 150 ohms båndkabel med konstanten 0,8 skal kvartbølgetransformatoren ha lengden 0,8 • 0,75 m = 0,6 m. Denne ledningsstumpen kobles inn mellom antennen og båndkabelen.

476

36

Radiofjernstyring

Fjernstyring av modeller, motorer eller andre mekanismer ved hjelp av radio apparatur er en hobby som krever en hel del av sin utøver. Vi kan nevne fingernemhet, tålmodighet og evne til konstruktiv tenking. En slik hobby kan ikke unngå å tiltale fantasien. Tenk bare på at man på en avstand av et par hundre meter kan manøvrere et modellfly eller en modellbåt. Den radiotekniske utrustning som trengs for slik fjernkontroll med radio, er relativt enkel og bør ikke by hendige amatørbyggere noen vanskeligheter. Hvem som helst som er fylt 16 år og er norsk statsborger kan også - etter søknad til Teledirektoratet - få tillatelse til å benytte et slikt anlegg på det såkalte 27 MHz-båndet. Det stilles imidlertid visse tekniske krav til den apparatur som skal benyttes. Man må bl.a. ifølge bestemmelsene ha tilgang til apparater som kan måle anvendt frekvens med en slik nøyaktighet at man kan kontrollere om sender og mottaker arbeider innen det område som er beregnet for fjernstyring, nemlig 27 MHz-båndet. Dette er imidlertid ikke noe problem dersom man benytter krystallstyrt sender og en mottaker med krystallstyrt oscillator. Man havner da automatisk innen det område som er tillatt for fjernstyring. 27 MHz-”fjernstyringsbåndet” faller nemlig stort sett sammen med privatradiobåndet. Fjernkontrollbånd omkring 27 MHz omfatter frekvensene 26,995, 27,045, 27,095, 27,145, 27,195, 27,255 MHz. Se fig 32.01 b. Det bør tillegges at når det gjelder radiostyring så kan man bare overføre styresignaler i form av umodulert eller tonemodulert bærebølge. Talemodulering er altså ikke tillatt. Videre skal vi legge merke til at fjernstyringsanlegget ike må dimensjoneres for utstråling av mer enn 5 W radioeffekt.

477

Hva kan man så benytte slikt apparatur til? i første rekke er det vel fjernstyring av rormekanismer og motorer i modellfly som man kan eksperimentere med. Men det fins også andre muligheter, f.eks. fjernkontroll av garasjeporter og andre motordrevne manøvreringsorganer, utløsning av kameralukkere på lang avstand m.m.

Forskjellige typer radiofjernstyringsapparatur Det fins flere typer radiofjernstyringsapparater. Felles for alle slike apparater er at man har en sender og en mottaker. Bærebølgen fra senderen gir når den når mottakeren, opphav til elektriske forandringer som utløser mekaniske bevegelser som igjen utnyttes for styring og manøvrering.

Til- og frastyring Enkelt forklart er prinsippet slik: Den mottatte bærebølgen gir opphav til en signalspenning på mottakerens inngang, dette signal forsterkes og likerettes i mottakeren. Den likestrømsendring som på denne måte oppstår i mottakerens utgangskrets, påvirker et relé. Dette slår til når en bærebølge sendes ut fra senderen og slår fra når bærebølgen opphører. Se fig 36.01. Reléet kan slå til en manøvreringsmotor eller et annet elektrisk manøvreringsorgan som utløser en mekanisk bevegelse, f.eks. et kamera. Se fig 36.02. Man kan også benytte korte bærebølgepulser og oppnå det samme. Man lar f.eks. en kort bærebølgepuls på mottakersiden gjøre at reléet slår til og dermed låser seg i denne posisjon. For å få fornyet utløsning av releét må man manuelt tilbakeføre reléet til fraslått stilling.

36.01. Enkelt opplegg for fjernstyring pr. radio.

478

Antenne

36.02. Eksempel på hvordan man med et enkelt radiofjernstyringsanlegg kan fjernmanøvrere et kamera.

Til- og frastyring med pulser Man kan også ordne radiostyring slik at man benytter en kort bærebølgepuls for å slå til et relé på mottakersiden og en ny kort bærebølgepuls for å få reléet til å slå ifra. Dette kan man gjøre med enkle elektroniske kretser, f.eks. en såkalt bistabil vippe som kobles foran reléet. Se fig 36.03. Fordelen med å benytte korte bærebølgepulser for radiomanøvrering, er at man da klarer seg med bare en liten strømkilde til senderens strømforsyning.

36.03. Radiofjernstyring av relé med til- og frapulser for til- og fraslag i f CIC v L »

479

36.04. Kamskiverelé kan styres med korte pulser.

Styring av kamskiverelé med pulser

En mer innviklet måte å ordne styring med korte bærebølgepulser på, er å la pulsene påvirke et trinnrele'. Eksempel på dette er et relé hvor reléets anker løfter en sperrehake som ligger an mot en kamskive. Kamskiven drives av f.eks. en strikkmotor. Man kan da med pulsene få kamskiven og en rormekanisme som er plassert på samme aksel som kamskiven til å innta ulike stillinger, eksempelvis en nøytralstilling, en venstrestilling, igjen en nøytralstilling, deret­ ter en høyrestilling. Elver bærebølgepuls driver kamskiven en kvart omdreining fram. Se fig 36.04. Når kamskiven har gått en omdreining rundt gjentas forløpet. Ved å la mekanismene hvile lenger i en av de to ytterstillingene f.eks. venstrestillingen, enn i de andre ytterstillingene, kan man få rormekanismen til å innta en mellomstilling. Selvsagt blir en slik stilling vinglete idet styringen stadig må pendle mellom de ulike stillinger.

Pulsbreddestyring av gyromekanismen En avansert måte å benytte radiostyring med bærebølgeimpulser på, er å la de overførte bærebølgepulsenes bredde bestemme stillingen til en motordrevet mekanisme med en såkalt gyro på mottakersiden. Jo raskere motoren går, desto mer dras gyroen sammen av sentrifugalkraften. Til gyroen festes en manøvreringsspak eller liknende. Man kan da pr. radio overføre en kontinuerlig svingebevegelse. De overførte pulsenes ”normalbredde” drar

480

pulser.

motoren med halv fart som tilsvarer f.eks. en midtstilling ”for gyroen. Korte pulser driver motoren langsommere, gyroen for­ lenges”, og dette kan tilsvare en dreining til venstre. Brede pulser drar motoren raskere, gyroen drar seg sammen, og dette tilsvarer en dreining til høyre. Se fig 36.05. Eksempel på hvordan et radiostyringsanlegg av denne type kan ordnes på mottakersiden vises i fig 36.06.

36.06. Eksempel på radiostyring av en rormekanisme med gyro i modellfly ved hjelp av pulser med variabel bredde.

ål

r» - j : _ j.^.1 ‘li iXcluiO iCKEiiKK

48 r

36.07. Radiofjernstyring av en servomekanisme ved hjelp av korte pulser av variabel bredde (proporsjonalitetsstyring).

Proporsjonalitetsstyring Ytterligere et system som tillater kontinuerlig dreiebevegelse kan nevnes. Ved dette system kan man benytte korte pulser. Disse korte pulsenes bredde kan varieres. På mottakeren benyttes en servomotor som inngår i et reguleringssystem. Dette regulerings­ system tvinger en aksel som blir drevet av servomotoren til å innta en bestemt stilling som bestemmes av bredden av de utsendte pulsene. Dette system kalles proporsjonalitetsstyring og benyttes for å fjernstyre rormekanismer eller for å øke eller redusere hastigheten til en elektrisk motor ved en dreiebevegelse. Se fig 36.07.

Eksempel på radiostyringsapparatur Den radioutrustning som trengs for fjernstyring kan når det gjelder enkel ”til- og frastyring” av et reie', være meget enkel. Den kan bestå av en sender utstyrt med en trykknappstrømbryter. Med denne trykknappstrømbryterens hjelp kan man så slå retéet til og fra senderen. Det manøvreringsorgan som benyttes for sendere kan da ganske enkelt bestå av den nettopp omtalte trykknappen. Mottakeren

482

kobles etter detektoren til et enkelt relé. Det finnes releer som slår til for strømmer på ca. 30—50 mA ved en arbeidsspenning på ca. 2-4 V. Noe mer komplisert blir anlegget ved pulsdrift. Om man benytter ”til- og frastyring” må man mellom mottakerens detektor og den etterfølgende forsterkeren for driving av reléet koble inn en komponent som alternerende ”slår til” og ”slår ifra” ved alterne­ rende pulser. Om en viss innkommende puls gir til-slag, gir den derpå følgende pulsen fra-slag. En elektronisk anordning av denne type kalles en ”bistabil vippe”. Ettersom slike koblinger utgjør en av hjørnestenene innen fjernstyringen, kan en kort orientering om disse koblingene være på sin plass. I fig 36.08 vises tre ulike vipper som er meget vanlige. Astabile vipper I fig 36.08 a vises en astabil vippe; den kalles ofte en multivibrator. I denne kobling blir de to transistorerene TI og T2 vekselvis ledende og sperrende. Når TI er ledende blir T2 sperrende og omvendt. Vippen har altså ingen stabil stilling, den veksler hele tiden fra den ene til den andre stillingen, derav navnet. Den astabile vippen kan derfor benyttes som pulsgenerator. Mellom emitter og kollektor på T2 oppnås en såkalt firkantformet bølge som, dersom vippen er symmetrisk dvs. RI = R2 og Cl = C2, gir pulser med pulsbredde lik pulsmellomrommet. Med de verdiene som er gitt i figuren oppnås pulsbredden 10 ms og pulsmellomrommet 10 ms, dvs. vi får en firkantbølge.

Monostabile vipper I fig 36.08 b vises en monostabil vippe. Også i en slik blir de to transistorene TI og T2 vekselvis ledende og sperrende, men vippen har en stabil stilling, derav navnet. Den står normalt i den stilling der T2 er ledende. For å få vippen til å variere kreves det en negativ kort utløsningspuls, en såkalt triggpuls, fortrinnsvis på Tl’s kollektor. C lades da ut og T2 sperres, dermed blir TI ledende. Etter en tid som bestemmes av oppladningstiden for C, som igjen bestemmes av tidskonstanten for oppladningskretsen R + C, blir T2 igjen ledende og vippen går tilbake til sin stabile utgangsstilling med T2 ledende.

483

36.08. Forskjellige typer vipper som benyttes i reguleringstekniske og andre forbindelser: a. astabil vippe som frembringer pulser, b. monostabil vippe som frembringer pulser av variabel bredde, c. bistabil vippe for bl.a. til- og fraslag av relé med korte pulser.

Hver gang en triggpuls kommer inn produseres på denne måte mellom T2’s kollektor og emitter en puls som har en bredde som er avhengig av tidskonstanten RC. Pulstiden blir hvis vi benytter de komponentverdiene som er gitt i figuren ca. 1 ms.

484

Bistabile vipper I fig 36.08 c vises en bistabil vippe. Som alle andre typer av vipper blir TI og T2 vekselvis ledende og sperrende. Vippene har to stabile stillinger: TI er ledende når T2 er sperret eller T2 er ledende når TI er sperret. Vippen kan forbli i en av disse stillinger så lenge vi vil. For å få vippen til å endre stilling trenger vi en negativ triggpuls som f.eks. kan påføres kollektorkretsen for TI. Vippen vil da forandre stilling fra den stilling som den hadde i det øyeblikk triggpulsen kom inn, til sin andre stabile stilling. Vippen forblir i denne stilling inntil neste triggpuls kommer inn. Neste triggpuls forandrer igjen vippens stilling. Mellom kollektor og emitter på T2 får vi en firkantformet bølge med pulser som har en varighet = avstanden mellom triggpulsene. Man kan si at en triggpuls kan benyttes til å tenne en utgangspuls. Den neste triggpulsen kan benyttes til å "slukke” utgangspulsen. Avstanden mellom tenneog slukkepuls kan være vilkårlig valgt.

Mer om radiofjernstyringsapparater For å få til- og frastyring av releet, kan vi tydeligvis benytte en bistabil vippe. De triggpulsene som er nødvendige for å få vippen til å forandre stilling kan - som det har gått fram av det foregående — være meget kortvarige. Ved pulsstyring av et trinnrelé med kamskive slik som det ble vist i fig 36.04, trenger vi ingen spesielle elektroniske komponenter mellom mottakerens detektor og trinnreléet. Derimot blir den mekaniske utrustningen litt mer komplisert. Ved proporsjonalitetsstyring kompliseres den elektroniske ut­ rustningen meget. Se fig 36.07. På sendersiden plasserer vi en pulsgenerator som må være utstyrt med et manøvreringsorgan for variasjon av pulsens bredde. Denne pulsgeneratoren erstatter til- og fraomkobleren som ble vist i fig 36.01. Pulsgeneratoren styrer senderen på en slik måte at det fra senderen utgår bærebølgepulser av varierende lengde når styrepulsenes bredde varierer. På mottakersiden plasserer vi etter mottakeren en pulsgenerator av samme type som den som ble benyttet på sendersiden for å

485

styre senderen. Pulsgeneratoren skal synkronisere pulsene som er produsert på mottakersiden med de innkommende pulsene. Bredden av de pulser som produseres på mottakersiden bestemmes av et reguleringsinstrument, et potensiometer. Potensiometerets aksel kobles mekanisk via et mekanisk drev til en motor (M i fig 36.07). De pulsene som produseres i pulsgeneratoren på mottakersiden sammenlignes med de pulsene som kommer inn fra senderen etter detektoren i mottakeren. Har pulsene lik bredde oppheves deres virkning — de er nemlig motsatt rettet. Har pulsene ulik bredde oppstår det ”differansepulser”. Deres bredde utgjør differansen mellom de lokalt produserte og de innkommende pulsene. Disse differansepulsene, som blir positive eller negative avhengig av om de inngående pulsene er bredere eller smalere enn de pulsene som er produsert i mottakeren eller pulsgeneratoren, driver motoren M. Positive differansepulser driver motoren i en viss retning, negative i motsatt retning. Motoren driver alltid potensiometeraksen i en retning som fører til at bredden av de pulsene som produseres i mottakerens pulsgenerator, endres slik at de til slutt faller sammen med de innkommende pulsenes bredde. Dermed opphører differanspulsene og motoren stanser. Altså: Motoren M manøvreres av de innkommende pulsenes bredde. Akselens dreining blir proporsjonal med pulsbredden, derav navnet proporsjonalitetsstyring. Det er åpenbart at et radiofjernstyringsanlegg for proporsjona­ litetsstyring krever flere kompliserte elektroniske komponenter og mekaniske innretninger enn enkle bærebølgestyrte anlegg. På den annen side er selvfølgelig et proporsjonalitetsanlegg betydelig mer anvendelig på grunn av at man med et slikt anlegg kan overføre kontinuerlige dreiebevegelser. Slike anlegg er derfor betydelig lettere å benytte og de kan dessuten tilpasses mer avanserte fjernstyringsfunksjoner. Eksempel på et fjernstyringsanlegg med proporsjonalitetsstyring vises i 36.09. I de to følgende kapitlene kommer vi til å få beskrive radiofjernstyringsutstyr som kan benyttes for såvel enkel til- og frastyring som til proporsjonalitetsstyring med pulser.

486

36.09. Eksempel på proporsjonalitetsstyring av rormekanismen i en modellbåt.

37

En enkel sender for radiostyring

Den sender som skal beskrives her er beregnet for radiostyring av modeller. Den er krystallstyrt og utformet på en slik måte at den kan manøvreres enten manuelt med en start/stopp-omkobler, eller sammen med en innebygd pulsgenerator. Denne pulsgeneratoren modulerer senderens bærebølgepulser som har en pulsbredde som kan varieres f.eks. for pulsstyring eller proporsjonalitetsstyring. Skjemaet for senderen vises i fig 37.01. Senderen består av en senderenhet og en pulsmodulatorenhet. I den egentlige senderenheten inngår en styretransistor TI med styrekrystallet XI. Kretsen LI + Cl som er innkoblet i kollektorkretsen til TI, er avstemt til krystallets resonansfrekvens. Via en lavohmig link L2 som er montert rundt spolen LI, føres signalspenningen til basis på en drivetransistor T2. Denne har i sin kollektorkrets likeledes en krets L3 + C2 som er avstemt til resonansfrekvensen. Også rundt spolen L3 er det montert en lavohmig link, L4, som mater signalene til sluttransistoren T3. Denne transistor mater så igjen et såkalt pi-filter som består av spolen L5 og kondensatorene C3 + C5 samt C4. Pi-filteret tilpasses sluttransistoren til antennens impe­ dans slik at man oppnår at så stor effekt som mulig går ut i antennen, som tilkobles over C4. Transistorene T4 og T5 trenger vi bare ved pulsstyring. Disse styres av pulsgeneratorenheten med transistorene T6—T9, til høyre i skjemaet. Hver positiv puls som via motstanden R20 fra pulsgeneratorenheten kommer inn på basis av transistoren T5, gjør denne transistor ledende. Dermed øker spenningsfallet over kollektormotstanden R4 slik at basis på PNP-transistoren T4 blir rner negativ. Dette betyr at T4 også blir ledende slik at kollektorspenningen kommer fram til drivetransistoren T2. I pulsmellomrommene kommer T5 til å sperres. Dermed sperres også T4 slik at drivetransistoren T2 ikke får noen kollektorspenning. Man kan si

488

489

Deleliste for sender for radiofjernstyring Cl C2 C3 C4 C5

= = = = =

C6 C7 C8 C9 CIO Cll C12 C13 C14

= = = = = = = = =

C15 = C16 = RI R2 R3 R4 R5 Ril R12 RI 3 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20

= = = = = = = = = = = = = = =

68 pF, 50 V, ker, skiv, ±20 % 68 pF, 50 V, ker, skiv, ±20 % 10—40 pF, trim 10—40 pF, trim 100 pF, 50 V, ker, skiv, ±20 % 100/rF, 15 V, ellyt 10 nF, 12 V, ker 10 nF, 12 V, ker 10 nF, 12 V, ker 10 nF, 12 V, ker 10 nF, 12 V, ker 0,1 /uF, polykarb 0,33 mF, polykarb 100 pF, 50 V, ker, skiv, ±20 % 5 nF, ker 68 nF, ker

15 kohm, 1/2 W 4,7 kohm, 1/2 W 150 ohm, 1/2 W 15 kohm, 1/2 470 ohm, 1/2 W 15 kohm, 1/2 W 100 kohm, 1/2 W 15 kohm, 1/2 W 15 kohm, 1/2 W 100 kohm, 1/2 W 15 kohm, 1/2 W 6,8 kohm, 1/2 W 6,8 kohm, 1/2 W 100 kohm, 1/2 W 100 kohm, 1/2 W

Pl P2

= 100 kohm pot lin = 20 kohm pot lin

Dl D2 D3

= IN 4002 = IN 4002 - zenerdiode 6,8 V

T2 T3 T4 TI T5 T6 T7 T8 T9

= = = = = = = = =

XI

= Beregnet for en sender på bestemt frekvens på privat radiobåndet = 10 tørn 0,7 mm lakkisolert kobbertråd på 6 mm spolekjerne med trimme kjerne = Trykt spole = 7 tørn lakkisolert 0,7 mm kobbertråd på 6 mm spolekjerne med trimmekjerne = Trykt spole = Trykt spole = 35 tørn 0,2 mm lakkisolert kobbertråd på 6 mm spolekjerne med trimmekjerne

LI L2 L3 L4 L5 L6

Dr

2N 2N BC BF BC BC BC BC BC

1613 1613 178 194 147 B 147 B 147 B 147 B 147 B

= 35—50 tørn 0,2 mm lakkisolert kobbertråd vikles tett på en ferritkjerne med 4 mm diameter

at T4 fungerer som en strømbryter som drives av pulsene fra pulsenheten via transistoren T5. Når T2 får kollektorspenning går det drivende signalet fram via L3/L4 til sluttransistoren T3 som da gir radioeffekt til antennen via pi-filteret. Radioenergi går altså ut i antennen i takt med de påførte positive styrepulsene.

490

37.02. Pulsskjema som viser bølgeformen for pulsene i forskjellige punkter av pulsgeneratoren.

Til- og frastyring Skal man utelukkende benytte enkel til- og frastyring kan man erstatte T4 med en strømbryter eller fjærbelastet omkobler. Når man slår på strømbryteren eller trykker på den fjærbelastede omkobleren får drivetransistoren T2 arbeidsspenning og sluttransistoren leverer da radioeffekt til antennen. Pulsgeneratorenheten

I pulsgeneratorenheten inngår en såkalt astabil vippe (kalles også multivibrator) med transistorene T6 og T7. De er koblet på en slik måte at de vekselvis sperrer og åpner hverandre. Når den ene transistoren sperres så åpnes den andre og omvendt. Den hastighet som dette skjer i bestemmes av tidskonstantene i kretsene RI2, C12 og R15, C13. Med de gitte verdiene kommer pulsgeneratoren til å levere en symmetrisk firkantformet bølge der pulsene og pulsintervallene er ca. 10 ms lange. Se fig 37.02a. 491

Via kondensatoren C14 er T7’s kollektor tilkoblet en etter­ følgende monostabil vippe med transistorene T8, T9. På grunn av at kondensatoren Cl4 har relativt liten kapasitans kommer den firkantformede bølgen som oppnås fra T7, til å opptre i form av små korte sagtannformede pulser over basis på T8 i den monostabile vippen. Se fig 37.02b. Den monostabile vippen har bare en stabil stilling. Hver gang den får en positiv styrepuls varierer vippen (T8 blir ledende, Cl5 utlades og samtidig sperres T9) og går deretter automatisk tilbake til utgangsstillingen etter et tidsrom som bestemmes av oppladningstiden for Cl5 som opplades av de variable motstandene Pl + P2. Dermed blir T9 igjen ledende, kollektorspenningen over T9 går ned til 0. Samtidig sperres T8 som får sin strøm fra T8’s kollektor. Den firkantformede bølgens generator T6/T7 kommer altså til å levere en styrepuls til den monostabile vippen, T8/T9, hvert 20 ms. Denne styrepulsen gir opphav til en spenningspuls som kan tas ut i T9’s kollektorkrets. Pulsens lengde bestemmes av de variable motstandene Pl + P2 som bestemmer oppladningstiden Cl5. De pulsene som oppnås i T9’s kollektorkretser er positivt rettet. Se fig 37.02c. Når T9 sperres — dette skjer jo samtidig som T8 blir ledende når det kommer inn en styrepuls fra T6/T7 — opphører spenningsfallet over RI 8 og spenningen stiger på T9’s kollektor. Når T9 blir ledende forårsaker spenningsfallet over R 18 at spenningen faller på T9’s kollektor. Bredden til de positive pulsene som oppnås over T9’s kollektor­ krets tilsvarer akkurat pulslengden til de pulser som frembringes i den monostabile vippen T8/T9. Hele pulsenheten fungerer således på følgende sett: Den astabile vippen T6/T7 frembringer firkantformede pulser som gir en styrepuls for hvert 20 ms. Disse fungerer som triggpulser for den monostabile vippen T8/T9. Fra denne vippen tas siden styrepulsene ut til radioenhetens transistor T5 som via T4 slår til og fra kollektorspenningen til drivetransistoren T2. Ved å variere Pl eller P2, kan man variere de positive styrepulsenes lengde. Disse positive styrepulsene oppnås fra den monostabile vippen T8/T9 og dermed kan man variere bredden på de bærebølgene som frembringes i senderen og slippes ut i antennen. Normalbredden på disse pulsene er 2 ms, deres bredder skal kunne variere fra 1,5 ms til 2,5 ms. Se fig 37.02. 492

Det faktum at man ved hjelp av dette styresystemet kan benytte så korte pulser — senderen leverer jo radioeffekt bare under 7,5-12,5% av den totale sendetiden - gjør at sluttransistoren ikke blir særlig belastet till tross for at relativ høy effekt, ca. 1/4 W, tas ut.

Kretskortet For senderenheten kan man benytte det kretskortet som blir vist i fig 37.03. I kretskortet inngår det noen trykte spoler som forenkler byggingen av apparatet betydelig. Linkspolene L2 og L4 er nemlig trykt i ledningsmønsteret og har i dette direkte tilkobling til transistoren T2 henholdsvis sluttransistoren T3. Likeledes er induktansen L5 i det såkalte pi-filteret montert som en trykt spole. Induktansen avstemmes med trimmekondensatorene C3 + C5 og C4. Det er gunstig å begynne med spolene LI og L3 ved montering av kretskortet. Lim først fast to 6 mm spolekjerner som er beregnet for 4 mm trimmekjerner. Spolekjernene limes fast i senterhullet til de to linkspolene L2 og L4. Kjernen skal stikke ca. 1 mm ut på foliesiden. Spoledata finnes i fig 37.04. Man begynner med å lodde inn den ene viklingsenden til sitt loddepunkt i ledningsmønsteret. En kulepenn uten innhold kan

37.03. Kretskort for senderen.

493

mm lakkisolert

L6

37.04. Spoledata for senderens induktansspoler. L6 skal ha ca. 20 tørn 0,5 mm lakkisolert tråd.

med fordel benyttes for å vikle det ønskede antall tørn på spolekjernen på riktig måte. Se fig 37.05. Deretter lodder man umiddelbart inn spolens andre ende til sitt loddepunkt på ledningsmønsteret. Se monteringstegning i fig 37.06. Både LI og L3 er utstyrt med 4 mm trimmekjerne. Kjernen skrues inn fra foliesiden slik at kjernen kommer til å omfattes av de trykte spoleviklingene. Drosselen Dr består av 35—50 tørn 0,2 mm lakkisolert kobbertråd som vikles direkte på en 4 mm trimmekjerne.

494

Lakkert kobbertråd

Folieside

37.05. En kulepenn uten innhold er bra å ha når man skal vikle spolene.

Tilkoblingstrådene loddes så direkte inn slik som det vises i monteringstegningene i fig 37.06. Lodd deretter i tur og orden inn samtlige transistorer samt trimmekondensatorene C3 og C4. Lodd så inn krystallet XI direkte i ledningsmønsteret, deretter motstandene og diodene og tilsist kondensatorene. Fra kretskortet lodder man inn tilkoblingstråder av passelig lengde (mangetrådig plastisolert kabel) for pluss og minus anodespenning. Videre en tilkoblingstråd til antennen samt ytterligere to 495

37.06. Monteringstegning for komponentene på senderens kretskort.

tråder som kan tilkobles de to styrepotensiometrene Pl og P2 som er plassert direkte på apparatkabinettet. Kretskortet er utstyrt med to hull som er beregnet til å bli benyttet til fiksering av kretskortet i apparatets bunnplate. Det ferdigkoblede kretskortet vises i fig 37.07.

Mekanisk utførelse Senderen er beregnet til å bli drevet av to 4 1/2 V lommelyktbatterier. Den er blitt utformet på en slik måte at den lett kan monteres inn i et robust metallkabinett. De manøvreringsknapper som er montert på kabinettets utside, er dels til-/fraomkoblere, dels en proporsjonalitetskontroll som kan manøvrere en servo på mottakersiden. Kabinettet kan utstyres med et håndtak slik at man lett kan holde senderen i ønsket stilling samtidig som man kan manøvrere knappene med den andre hånden. Apparatet er beregnet til å kunne monteres i en aluminiumsboks. På lokket av denne aluminiumsboksen monteres kretskortet med to skruer med 10 mm distanserør som mellomlegg. På samme underlag monteres også et par vinkler for fastsetting av to lommelyktbatterier som gir nødvendig arbeidsspenning til sende­ ren. 496

37.07. Senderens kretskort ferdigmontert.

Styring skjer med et potensiometer Pl. Dette monteres på kabinettet og utstyres med en kontroll som man benytter ved manøvrering av modellen. I serie med Pl ligger trimmepotensiometeret P2 som også er utstyrt med en kontroll, men betydelig mindre. Disse to manøvreringsorgane benyttes til å styre bredden av de bærebølgepulsene som kommer ut fra senderen. Fig 37.08 viser hvordan koblingen i apparatkabinettet er utført. Antennespolen L6 som er innloddet nærmest antenneuttaket — som utgjøres av en vanlig isolert bananhylse - består av en 6 mm spolkjerne med 44 mm trimmekjerne. På denne trimmekjernen vikles 20 tørn 0,5 mm lakkisolert kobbertråd. Se spoledata i fig 37.04. Viklingen fikseres med lakk og spolen limes fast på en pertinaxbit hvor vi monterer en loddestift som benyttes til tilkobling til senderens utgangskrets. Se fig 37.09. 32-Radioteknikk

497’

37.08. Koblingsskjema som viser tilkoblingene mellom kretskort, batteri, omkoblere, antenne og manøvreringsorgan i senderen. Kretskortet monteres i apparatkabinettet med skruer og holdes vekk fra kabinettets bunn ved hjelp av 10 mm distanserør.

37.09. Skisse som viser hvordan antennespolen limes fast på en pertinaxplate og tilkobles antenneinngangens banankontakt. På en loddestift loddes tilkoblingen til senderens kretskort inn.

498

Antennen

85 cm

,

6 5 cm

Den antennen som skal kunne være aktuell i denne forbindelse bør være ca. 1,2 m lang. Den fremstilles av to deler pianotråd, 2 resp. 3 mm i diameter, som loddes sammen. Antennens øvre del bøyes oventil til en rund slynge for å øke kapasitansen og for at man ikke skal stikke ut øynene på folk. I antennens nedre grove halvdel monteres et ca. 30 mm langt distanserør hvor vi lodder inn en banankontakt. Når antennen benyttes, settes banankontakten i en isolert bøssing på apparatets ytterkabinett. Se fig 37.10.

37.10. Måleskisse for antennen, den lages av 2 resp. 3 mm pianotråd.

499

Testing og trimming Ved trimming av senderen er det om å gjøre å trimme spolekjerner og kondensatortrimmere på en slik måte at man får mest mulig effekt i antennen. For å oppnå dette trenger man et universalinstrument samt en liten silisiumdiode som man kan koble på en slik måte som vises i fig 37.11. Man setter deretter opp en liten prøveantenne som består av pianotråd av ca. 5 dm lengde. Den plasseres på noen meters avstand fra senderantennen og deretter tilkobles måleinstrumentet til dioden. Det utslag som oppnås på universalinstrumentet er omtrent proporsjonalt med den effekt som blir utstrålt av antennen. Trimmingen går ut på å få så stort utslag som mulig på dette instrumentet. Under inntrimmingen må man naturligvis ikke flytte antennene innbyrdes. Selv bør man heller ikke endre stilling i forhold til antennene når man foretar inntrimmingen. Dette fordi det innvirker på antennene og gir endret utslag. Man starter med å trimme trimmekondensatorene C3 og C4 inntil man får maksimalt utslag på instrumentet. Deretter kan man forsøksvis skru inn eller ut trimmekjernen i antennespolen L6. Ved hver endring av trimmekjernen i L6 må man justere stillingen til trimmerne C3 og C4. Man må prøve ulike stillinger ac C3, C4 og induktansen i L6. Man velger den kombinasjon som gir maksimalt utslag på måleinstrumentet. Det er tenkelig at en noe mindre eller

U niversal instrument

Sender

37.11. Enkel prøvekobling for inntrimming av antennespole og senderens utgangskrets.

500

større verdi på C5 kan gi bedre signal i antennen, derfor vil vi rekommandere at man foretar noen eksperimenter med forskjellige kapasitansverdier. Angående pulsenheter så bør man helst ha et oscilloskop for å kunne kontrollere at pulslengden er den rette, dvs. ca 2 ms, og at avstanden, pulsmellomrommet, er ca. 20 ms. Når man dreier på potensiometeret Pl skal man kunne variere pulsbredden mellom ca. 1,5 og 2,5 ms. Nøytralstillingen = 2 ms pulsbredde, stilles inn med trimmepotensiometeret P2 når Pl står i midtstilling. Når man siden vrir på hovedpotensiometeret skal pulsbredden variere fra 1,5 ms i den ene ytterstillingen til 2,5 ms i den andre ytterstillingen. Har man ikke tilgang til et oscilloskop kan man stille trimmepotensiometeret P2 i midtstilling. Man får da en pulsbredde av størrelsesordenen 2 ms. Det spiller ingen stor rolle om det skulle være en mindre avvikelse fra denne pulsbredde.

501

Mottaker for radiofjernstyring

Ved radiofjernstyring av modeller er det ofte ønskelig at mot­ takeren har så små dimensjoner og veier så lite som mulig. Særlig ved flymodeller er det av største betydning at dimensjonene og vekten til radioanlegget som skal monteres inn er så minimale som mulig. Flymodeller har jo ikke særlig stor bæreevne og hvert grams vektbesparelse er velkommen. Det er derfor et ubetinget krav at radioutrustningen bygges opp av komponenter som veier lite og at dimensjonene holdes på et minimum slik at apparaturen tar minst mulig plass. Metallkabinett kan det f.eks. ikke bli tale om. Apparatets kretskort må man montere på gunstigst mulig måte i modellen. I fig 38.01 vises blokkskjemaet for den radiofjernstyringsmottaker som skal beskrives her. Anlegget består egentlig av to enheter, den egentlige radiomottakeren, radioenheten, og servoforsterkeren. Den sistnevnte behøves egentlig bare dersom man vil ha proporsjonalitetsstyring eller dersom man vil fjernstyre to reléer, eksempelvis et venstre- og et høyrerelé, pr. radio. Vil man bare betjene et relé ved hjelp av radiofjernstyring, er det tilstrekkelig om man benytter servoforsterkerens sluttrinn til å drive et relé etter mottakeren.

Radioenheten Av prinsippskjemaet for radioenheten (se fig 38.02) fremgår det at mottakeren er av superheterodyntype. Inngangstrinnet med transistoren TI fungerer som blander. Innsignalene fra antennen ledes inn på en avstemt krets, LI, C2, og via en lavohmig link L2 føres signaler inn på basis av blandetransistoren TI. Denne blandertransistoren får på sin emitter via en 502

Radioenheten

38.01. Blokkskjema for radiofjernstyringsmottaker.

lavohmig link L4 en lokaloscillatorspenning fra den krystallstyrte lokaloscillatoren med transistoren T2. Denne transistor har et krystall for en bestemt frekvens innkoblet mellom kollektor og emitter og svinger ved denne frekvens når den avstemte krets L3, C4 er avstemt til en frekvens i nærheten av krystallfrekvensen. RI gir strøm til TI, R5 strøm til T2. R3, C6 er avkobling for T2’s kollektorspenning. C3 hindrer at strømmen til TI kortsluttes til jord. Ved blanding av signalene fra lokaloscillatoren med de innkom­ mende signalene oppnås et mellomfrekvenssignal. Det er denne mellomfrekvens som påtrykkes den etterfølgende mellomfrekvensforsterkeren. I denne inngår det tre MF-kretser, MF1, MF2, MF3 samt to transistorer T3, T4. Fra den siste MF-kretsen, MF3, påtrykkes det forsterkede MF-signalet via en kondensator C13 til en diode Dl. Denne dioden oppnår en viss strøm via en motstand Ril, dette for at også små signaler skal gi likerettet signal. Har vi 503

38.02. Prinsippskjema for den egentlige radioenheten i mottakeranlegget.

504

Deleliste for radioenheten i radiofjernstyringsmottakeren Cl = C2 =

C3 = C4 = C5 = C6 C7 C8 C9

= = = =

CIO = Cll = C12 = C13 = C14 = C15 = C16 = C17 = C18 = C19 = C20 = C21 =

RI = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 = R8 = R9 =

10 pF, 150 V, ker, NPO R 10 - 1 kohm, 1 /8 W + 10% R 11= 1 Mohm, 1/8 W 33 pF, 150 V, ker, NP 150, R 12 = 220 ohm, 1/2 W ±10% R 13 = 150 kohm, 1/8 W 10 nF, 15 V, ker, skiv R 14 = 15 kohm, 1/8 W 33 pF, 500V, ker, NP150, R 15 = 1,5 kohm, 1/8 W ±10% R 16 = 220 kohm, 1/8 W 150 pF, 150 V, ker, NP750, R 17= lk, 1/8W ±10% 10 nF, 15 V, ker, skiv Dl= IN 4402 10 nF, 15 V, ker, skiv 3,3 pF, 6 V, el-lyt, tantal, min TI = BF 194 47 pF, 150 V, ker, NP150, ±10% T2 = BF 194 T3 = BF 194 10 nF, 15 V, ker, skiv 3,3 jUF, 6 V, el-lyt, tantal, min T4 = BF 194 47 pF, 150 V, ker, NP150, ±10% IC = TAA 263 10 nF, 15 V, ker, skiv 3,3 ^F, 6 V, el-lyt, tantal, min XI = Beregnet for en mottaker på en bestemt 3,3 /zF, 6 V, el-lyt, tantal, min frekvens på privattradiobåndet 47 /1F, 6 V, ker, tantal 10 nF, 15 V, ker, skiv MF1 = 455 kHz miniatyr (gul)1 10 nF, 15 V, ker, skiv MF2 = 455 kHz miniatyr (hvit)1 10 nF, 15 V, ker, skiv MF3 = 455 kHz miniatyr (svart)1 10 nF, 15 V, ker, skiv 47 pF, 6 V, ker, tantal LI = 6 tørn 0,5 mm lakkisolert kobbertråd på 6 mm spolekjerne 330 kohm, 1/8 W med trimmekjerne 220 ohm, 1/8 W L2 = Trykt spole 470 ohm, 1/8 W L3 = 11 tørn 0,5 mm lakkisolert 220 ohm, 1/8 W kobbertråd på 6 mm spolekjerne med 150 kohm, 1 /8 W trimmekjerne 680 kohm, 1 /8 W L3.= Trykt spole 2,2 kohm, 1/8 W 330 kohm, 1/8 W ^LFA type M250 (sats om tre = 680 ohm, 1 /8 W MF1+MF2+MF3)

ikke denne forspenning kreves det relativt høy signalspenning, ca. 0,6 V, innen signaltoppene når opp til den såkalte knespenningen for dioden. Se fig 38.03. Med forspenningen trenger vi bare ca. 0,1 V innen det inntrer effektiv signallikeretting.

505

38.03a. Dersom man benytter en silisiumdiode til signallikeretning, må signalamplityden ha verdien 0,6 V før det oppstår nevneverdi likeretningsvirkning. b. Dersom vi legger en viss forspenning på signaldioden, får vi likeretting allerede ved relativt små signalamplityder.

Som det fremgår inngår det ingen automatisk frekvensregulering i MF-enheten. Grunnen til dette er at det i dette apparatet ikke er tale om å overføre talemodulering. Det er jo bare informasjon om pulsbredde som overføres og det som man vil skal komme ut på utgangen er bare pulsenes bredde. Ettersom pulsene overføres og gjengis korrekt selv om mottakeren er sterkt overstyrt (se fig 38.04) kan man nøye seg med en enklere type automatisk forsterkningsregulering som først blir virksom ved meget høye innsignaler. For å oppnå dette utnyttes bl.a for blandertransistoren TI og for de to MF-transistorene T2 og T3 automatisk basisspenningsregulering. Disse tre transistorene får nemlig sin strøm via høyohmige seriemotstander, RI, R6, R8. Sterke signaler tenderer til å gi negativ forspenning på disse transistorene. Dette skjer ved at basisemitterstrekningen i MF-transistorene fungerer som diode og likeretter signalene og lader C7, C8 henholdsvis CIO, Cll negativt. På grunn av dette reduseres forsterkningen i disse transistorene.

506

38.04a. Ved radiooverføring av amplity d modulerte signaler, eksempelvis tale, må MF-forsterkeren ikke overstyres. b. Ved overføring av pulser i et radioanlegg gjør det ikke så mye om MF-forsterkeren blir overstyrt. Pulsene forsterkes og overføres uten distorsjon, pulsbredden blir uforandret.

Etter signaldioden oppnås en negativt gående puls etter ladningskondensatoren C13 for hver innkommende ”signalpakke”. Denne negativt gående puls påtrykkes den integrerte kretsen IC som har ca. 1000 gangers forsterkning. På utgangen av den integrerte kretsen oppnås disse pulsene som positive firkantfor­ mede pulser. Det er disse som skal benyttes til å styre den etterfølgende servoforsterkeren.

Servoforsterkeren Servoforsterkeren har til oppgave å styre en servomotor ved hjelp av ulik bredde i de styrende pulsene. I servoforsterkeren, prinsipp­ skjemaet vises i fig 38.05, inngår det en monostabil vippe av samme

507

i Pulser fra mottaker

38.05. Prinsippskjemaet for servoforsterkeren.

Deleliste for servoforsterker til radiofjernstyring Cl C2 C3 C4 C5 C6

= = = = = =

47 nF, 6 V, ker, skiv 10 nF, 6 V, ker, skiv 0,1 uF, 6 V, ker, skiv 0,1 Fu, 6 V, ker, skiv 47 uF, 6 V, el-lyt, tantal 3,3 uF, 6 V, el-lyt, tantal, min

RI R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 RIO RU R12

= = = = = = = = = = = =

10 kohm, 1/2 W 68 ohm, 1/8 W Utprøves, 1/2 W, se teksten 10 kohm, 1 /8 W 100 kohm, 1/8 W 4,7 kohm, 1 /8 W 4,7 kohm, 1 /8 W 4,7 kohm, 1/8 W 33 kohm, 1/8 W 33 kohm, 1/8 W 1 kohm, 1/8 W 22 kohm, 1/8 W

508

R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19

= = = = = = =

Dl D2

= IN 4002 = IN 4002

TI T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8

= = = = = = = =

560 ohm, 1/8 W 560 ohm, 1/8 W 27 ohm, 1/8 W 1 Mohm, 1 /8 W 220 ohm Ca 10 kohm, 1/2 W Ca 10 kohm, 1/2 W

BC 108 BC 108 BC 178 BC 108 BC 178 BC 108 40362 40360

B B B B

type som i senderen. Denne monostabile vippen som inneholder transistorene TI, T2, styres av de pulsene som påtrykkes i punktet A. Det er styrepulser som oppnås på utgangen av den integrerte kretsen i mottakerdelen. Hver innkommende puls varierer den monostabile vippen. Dermed utlades Cl. Cl lades opp igjen via motstandene R2, R3. Når Cl er blitt oppladet tilstrekkelig inntar vippen den opprinnelige stillingen. Lengden av de negativt rettede pulsene som oppstår i vippen i T2’s kollektorkrets påtrykkes punktet B. Pulslengden i vippen bestemmes tydeligvis av kondensatoren Cl, motstanden R2 og motstanden R3. Meningen er at man ved inntrimmingen skal erstatte R3 med en trimmemotstand Rtl. Trimmemotstanden må stilles inn på en slik måte at man får samme pulsbredde som i styresenderen når dens manøvreringskontroll står i normalstilling. Pulsene som påtrykkes sammenlikningspunktet B fra kollektorkretsen for C2, sammenliknes der med de pulsene som kommer inn fra mottakeren. Disse pulsene påtrykkes samme punkt via en motstand R8. Dersom pulslengden til de innkommende pulsene er nøyaktig lik lengden til de som fremkommer i den monostabile vippen, kommer de til å utslette hverandre. De pulsene som tas ut over motstanden R6 i kollektorkretsen for T2 var nemlig rettet i motsatt retning av den retning de pulsene som kom inn via motstanden R8 var rettet. Dersom pulsene ikke er nøyaktig like brede i punktet B oppstår imidlertid en differansepuls. Denne påtrykkes to sammenlikningstransistorer,, T3 og T4. Dersom disse transistorene får en differansepuls gir de en styrespenning som utbredes” noe med en ladningskondensator C6 til de etterfølgende drivetransistorene T5, T6. Disse driver i sin tur de to sluttransistorene T7, T8 som kan gi tilstrekkelig effekt til å drive en servomotor i eksempelvis en rormekanisme. De kan også drive reléer som trenger helt opp til 100 mA. Hva hender når man endrer de innkommende pulsenes bredde eller når man dreier manøvreringskontrollen til en av sidene? Anta at man sender kortere pulser enn normalpulsene. Da kommer de mnkommende pulsene til å bli noe kortere enn de som frembringes i den momostabile vippen TI, T2. Dette betyr at det oppstår en differansepuls i punktet B som utgjør forskjellen mellom den

509

positive innkommende pulsen som kommer inn via R8 og den negative pulsen som kommer inn fra vippens utgang via R7. En positiv differansepuls kommer til å bli påtrykket T3, T4. Dette innebærer at T3 sperres og T4 blir mer ledende. Dette medfører igjen at T6 blir mer ledende og T5 sperres. Dermed kommer sluttransistoren T7 til å bli sperret og T8 til å bli ledende. Servomotoren eller eventuelt reléet er imidlertid tilkoblet et midtpunkt på arbeidsspenningen. Dette betyr att man får en strøm i retningen 3 — 1 på motoren og den begynner å røre seg i en viss retning, f.eks. mot sola. Servomotoren ville komme til å fortsette å bevege seg i denne retningen uavbrutt om vi ikke hadde tatt særlige forholdsregler for å få den til å stanse. Man lar derfor motoren drive en potensiometerarm via en mekanisk utveksling. Denne er i fig 38.01 og 38.05 betegnet som Ps og er tilkoblet mellom pluss og minus via motstandene RI8 og RI9. Når motoren går i en viss retning forskyves også potensiometerkontrollen i retning en av ytterstillingene. Man tilkobler så pluss og minus. Når motoren går medsols (når T8 blir ledende) kommer potensiometerarmen til å bli vridd i en slik retning at den forspenning som oppnås på ladningskondensatoren Cl i den monostabile vippen, tenderer til å redusere pulsbredden i vippen. Pulsbredden nærmer seg da bredden til de innkommende pulsene. Dermed reduseres pulslengden i den monostabile vippen slik at den til slutt stemmer overens med den innkommende pulslengden. Pulsene sletter ut hverandre i punktet B, det blir ingen differansespenning til de etterfølgende transistorene, T3—T8, og motoren stanser. Hendelsesforløpet blir omvendt om man på sendersiden, ved å dreie på styrekontrollen, øker pulsbredden slik at det blir sendt ut bredere pulser enn normalpulsene. Dermed oppstår en stilling da de innkommende pulsene er bredere enn de som frembringes i den monostabile vippen. Man får nå en negativ differansepuls i punktet B. Dette fører til at transistoren T3 blir ledende samtidig som T4 sperres. Dermed blir T7 ledende. T8 sperres derimot og vi får nå en strøm gjennom motoren som går i retningen 1—3, dvs. motoren begynner å rotere den andre veien. Ved at motoren via utveks­ lingen dreier potensiometerarmen Ps i den andre retningen,

510

kommer dette til å gi en forspenning på ladningskondensatoren Cl og pulslengden økes. Motoren fortsetter å dreie Ps inntil puls­ bredden i de pulsene som er produsert i T1/T2 stemmer overens med pulsbredden til de innkommende pulsene. Dermed utslettes pulsene i punktet B og det oppstår ingen differansepuls. Nå får ikke motoren lenger noen drivestrøm og stanser i denne stilling. Det er åpenbart at man ved å endre pulslengden etter som man lyster kan stille inn servoen slik at man får den på samme aksel som potensiometeret Ps. Dermed kan man få f.eks. en rormekanisme til å stanse i en vilkårlig stilling.

Kretskortet Kretskortet til dette radiostyringsanlegget (se fig 38.06) er utformet på en slik måte at det omfatter både selve radiomottakeren og pulsenheten. Disse enhetene er altså ført sammen på samme kretskortet, men det er utformet på en slik måte at man lett kan sage enhetene fra hverandre om man vil ha servoforsterke­ ren montert separat. Som det fremgår av fotoet i fig. 38.07 ligger komponentene relativt tett på kretskortet og det er derfor viktig å utføre innloddingen av komponentene omhyggelig og nøye kon-

38-06. Ledmngsmønster for mottakeranlegget. Kortet kan kuttes i to dersom man vil ha servoforsterkeren atskilt fra radioenheten.

511

38.07. Det ferdigmonterte kretskortet er som vi ser tett pakket med komponenter. Innloddingen må skje med stor omsorg og forsiktighet.

trollere at loddetinn ikke flyter over mellom de ulike loddepunktene. Komponentene er som man ser montert på høykant for at apparatdimensjonene skal holdes nede. Dette betyr at man må utføre monteringsarbeidet med stor forsiktighet. Man må stadig passe på at komponentenes tilkoblingstråder ikke kommer i berøring med hverandre. Legg også merke til at visse transistorer er direkte forbundet med kollektoren, dette gjør at man heller ikke må la transistorene komme i kontakt med fremmede tilkoblings­ tråder. På kretskortet er et par lavohmige linker - L2 og L4 utformet som trykte spoler som slutter seg rundt spolekjernene for LI og L3. Disse limes fast i monteringshullene for LI og L3. 512

38.08. Data for induktansspolene.

Montering av kretskortet Begynn monteringen av kretskortet ved å lime fast spolekjernene for LI og L3 på sine plasser, de skal stikke ca. 1 mm ut på foliesiden. Viki deretter spolene LI og L3. Dette skal skje med 0,5 mm kobbertråd. Viklingsdata finnes i fig 38.08. Lodd først inn det ene endepunktet av tråden og viki opp spolene. Kutt av tråden og lodd umiddelbart inn den andre enden til ledningsmønsteret slik som det fremgår av fig 38.09. Pensl viklingen med lakk slik at tørnene fikseres. Legg merke til at isoleringen av den lakkisolerte kobbertråden må skrapes omhyggelig av før innlodding. Fortsett med å lodde inn de tre MF-transformatorene, deretter loddes samtlige transistorer untatt T7 og T8 samt IC-kretsen inn. Legg merke til at MF-transformatorene er jordet i lednings­ mønsteret. Noen tilkoblingstråder til andre komponenter kan derfor ikke komme i kontakt med transformatorene. Lodd deretter krystallene direkte inn i ledningsmønsteret. 33-Radioteknikk

513'

38.09. Plasseringstegning for kretskortet.

Til slutt må man begynne fra den ene siden av kretskortet og lodde inn de komponentene som gjenstår, motstandene, diodene og kondensatorene. Legg merke til at fem tilkoblingstråder loddes inn direkte i ledningsmønsteret i punktene 1, 3, 5, 6 og 8. Disse trådene skal ”buntes sammen” i en kabel som tilkobles en kontakt som benyttes på servoen. Hvordan denne kobling utføres og hvordan trådene skal dras fremgår av skjemaet i fig 38.10. Her vises også hvordan batteriene tilkobles. I fig. 38.11 vises hvordan tilkobling skjer til antennen og hvordan radioenhetens utgang tilkobles inngangen til den etterfølgende servoforsterkeren. Anten­ nen i mottakeren kan være en ca. 70 cm lang plastisolert 514

Til servoforst.

Til batteri i

38.10. Servomekanismen inneholder en motor og et potensiometer Ps som drives via en mekanisk utveksling. Servoen tilkobles via 5 tråder til servoforsterkeren.

enkeltleder som plasseres i modellen og spennes fast i denne på gunstig måte. I fig 38.12 vises hvordan tilkoblingen skjer til en servo av fabrikat Graupner, type ”Varioprop”. Når det gjelder strømforsyningen er det viktig at radioenheten bare forbruker noen få mA. Ved trimming av denne skal man derfor klare seg med fire små seriekoblede 1,5 V-batterier. Ved test av radioenheten sammen med servoforsterkeren og servo kreves det imidlertid betydelig kraftigere strømforskyvning. Dette fordi servoen drar flere hundre mA når den er i gang. Som strømforsyningskilde for radiomottaker + servoforsterker + servo anbefales

38.11. Denne figuren viser de ledninger som dras fra kretskortet til batteriet, antenne og den kontakt som benyttes til servoen.

515

8

38.12. På denne måten tilkobles servoen til servoforsterkeren. Nummere­ ringen gjelder for en servo av typen Variocord fra fabrikken Graupner.

fire seriekoblede kvikksølvceller å 1,2 V at 2 x 2,4 V oppnås. 2 x 2,4 V benyttes da som strømkilde for servoforsterker og servo. 4,5 V benyttes for radioenheten.

Trimming av radioenheten Ved trimming av radioenheten bør servoen være frakoblet. Det kan også være gunstig at tilkoblingen mellom radioenhetens utgang ”ut” og servoforsterkerens inngang ”inn” er bortkoblet. Start med radioenhetens mellomfrekvenskretser. Ved denne trimming kan man ha nytte av en signalgenerator. Man går da inn på mottakerens antenneinngang med signalet 455 kHz og trimmer de tre mellomfrekvensene på topp. Som indikatorinstrument kan man da benytte et vanlig universalinstrument som er innstilt på spenningsføding og innkoblet parallellt over signaldioden Dl. Når signalet kommer inn over dioden skjer det en oppladning av kondensatoren C13 på en slik måte at en negativt rettet spenning oppstår over dioden. Dioden har fra begynnelsen av liten positiv forspenning, men denne reduseres ved påtrykket signal og varierer siden over til negativ verdi. Utslagets størrelse i negativ retning er et mål på det innkommende signalets styrke. 516

Har man ikke tilgang til en på signalgenerator klarer man seg bra dersom man benytter et bestemt signal fra den radiofjernstyringssenderen som beskrives i kap 37. Den gir jo et krystallstyrt signal ved en frekvens som gir mellomfrekvensen 455 kHz når den blandes med radiofjernstyringsmottakerens krystallstyrte oscillatorspenning som har en frekvens som ligger nøyaktig 455 kHz under senderkrystallens frekvens. Man får på denne måten signaler i korte pulspakker og ikke i form av et kontinuerlig signal. Man kan imidlertid sette pulsgene­ ratoren i senderenheten ut av spill ved å midlertidig kortslutte mellom kollektor og emitter på nøkkeltransistoren T5. Man får da et kontinuerlig signal som man kan benytte for trimming av mottakeren. Ved denne trimming plasseres senderen på noen meters avstand fra mottakeren. Man må eventuelt drive senderen uten antenne for at ikke signalspenningen på inngangen av mottakeren skal bli for stor. MF-kretsene trimmes til man oppnår maksimalt utslag på indikatorinstrumentet som tilkobles slik som det ble antydet ovenfor. Legg merke til at dan kontinuerlige driften innebærer betydelig større påkjenninger på senderens sluttrinntransistor T3. Denne transistoren varmes raskt opp av de interne effekttapene som blir særlig store dersom man tar bort antennen. Når man tar bort antennen vil ingen effekt avledes fra den avstemte kollektor­ kretsen i senderen. Ved trimming med senderens bærebølge bør man derfor ikke ha senderen påslått og man bør da og da kontrollere at transistoren T3 ikke blir for het.

Oppstår det ”krystallsvingninger”? Man må legge merke til en ting når det gjelder inntrimming av sender og mottaker. Det er viktig å passe på at lokaloscillatoren i mottakeren virkelig svinger på krystallfrekvensen. Det gjør den dersom oscillatortrinnets kollektorkrets er avstemt til krystallfre­ kvensen. Dersom dette ikke er tilfelle kan oscillatoren begynne å svinge på en annen frekvens enn krystallens serie- eller parallellresonansfrekvens. Det kan nemlig oppstå selvsvingning via krystal­ lens parallellkapasitans. Ved å dreie på trimmekjernen for induktansspolen i isolatortransistorenes kollektorkrets og samtidig undersøke om signalet

517

opptrer i mottakerens mellomfrekvenskrets, kan man kontrollere om oscillatoren virkelig svinger på sin ”krystallfrekvens”. Signalet opptrer da innen et visst trimmeområde. Det kan da være gunstig å stille inn trimmekjernen på en slik måte at den befinner seg midt i det område der det produserte signalet stemmer overens med krystallfrekvensen og dermed gir opphav til den korrekte mellom­ frekvensen 455 kHz. Dersom selvsvingning oppstår ved en annen frekvens enn krystallfrekvensen får man ikke noe mellomfrekvenssignal ved 455 kHz.

Kontroller pulsbølgeformen Når trimmingen av MF-kretsene er klar, tar man bort den midlertidige kortslutningen mellom emitter og kollektor på nøkkeltransistoren T4 i senderen. Dermed får man igjen en pulsbærebølge og man skal nå oppnå en pulsspenning på utgangen av mottakeren som er lik de pulsene som frembringes i pulsmodulatorenheten i senderen. Har man et oscilloskop er det lett å kontrollere pulsformen ved at man går inn med oscilloskopet mellom uttaket ”ut” på radioenheten og minuspolen på batteriet. Har man ikke tilgang til oscilloskop får man ta sjansen på at alt er i orden. Det kan vise seg nødvendig å modifisere verdien til RI4 som bestemmer arbeidspunktet for den integrerte kretsen IC. Spen­ ningen mellom ”ut” og polen på batteriet skal være ca. 0,6 V, ikke høyere. Er likespenningen høyere i dette punkt bør RI3 økes noe.

Trimming av servoforsterkeren Ved trimming av servoforsterkeren tilkobles inngangen til radioenhetens utgang. Dette skjer ved at en isolert tråd bøyles mellom ”ut” på radioenheten og ”inn” på servoforsterkeren. Se fig 38.09. Det er viktig å få riktig pulslengde i servoforsterkeren i den monostabile vippen. Dette skjer ved at man trimmer inn motstan­ den R3. Denne motstanden bør derfor i begynnelsen erstattes med et trimmepotensiometer Rtl. Trimmepotensiometerets verdi må man bestemme ved eksperimentering og siden erstatte det med en fast motstand. Tenker man på risikoen for vibrasjoner ér det ikke gunstig at man har et trimmepotensiometer liggende i selve utgangen.

518

Inntrimming av Rtl skjer i forbindelse med at man tester sender og mottaker sammen. Man stiller inn senderens styrekontroll i normalstilling og tilkobler en servomekanisme til servoforsterke­ ren. Ved å dreie på Rtl skal man nå kunne få servomekanismen til å stille seg i nøytral stilling når senderens manøvreringskontroll står i nøytralstilling. Ved eventuelt å endre på RI9 og RI8, kan man tilpasse disse slik at man får passelig store rorutslag ved dreining av senderens manøvreringskontroll. Etter at man har fastsatt passelig verdi for Rtl bytter man Rtl ut med en fast motstand R3 som loddes inn på plass. Manøvrering av et relé med radio

Dersom man bare ønsker å manøvrere et relé, kan man koble inn dette slik som det vises i fig 38.13. Her utnyttes kun transistoren T8 i servoforsterkeren. Reléet tilkobles mellom +0,8 V og tilkoblingspunkt 3 i ledningsmønsteret. Det forutsettes da at man kan sende ut en kontinuerlig bærebølge på mottakersiden. Når dette skjer kommer reléet til å slå til. Det slår ifra når bærebølgen opphører. Man bør legge merke til at når man kjører med

d Styrespenning fra mottakeren

378d3’ Der+Som må" bare vil ha styring av et relé, trenger man kun å benytte sluttransistoren T8 i pulsenheten. Reléet bør slå til for 2-4 V.

519

kontinuerlig bærebølge en lengre tid blir det større belastning på sendertransistoren T3 i senderenheten og det er nødvendig å utstyre denne med en kjøleflense. Legg merke til at det benyttede reléet må slå til for ca. 2—4 V, strøm 30—50 mA.

520

Kunsten å kurere selvsving

Vi har i de foregående kapitlene pratet om og beskrevet apparater som benyttes til å forsterke signalspenninger av ulike frekvenser. Felles for alle disse forsterkerne er at de har to inngangsklemmer og to utgangsklemmer, og at signalspenningen som påtrykkes inngangsklemmene oppnås over utgangsklemmene i forsterket form, f.eks. ved 5, 10 eller 100 ganger større amplityde. Se fig 39.01. For at signalet skal bli en forsterket kopi av innsignalet, må forsterkeren tilføre innsignalet en viss verdi. Dette innebærer imidlertid alltid en viss risiko for at såkalt ”selvsving” eller en annen form for ustabilitet skal oppstå i forsterkeren. Dersom det forsterkede utsignalet på en eller annen måte skulle nå inngangen på forsterkeren, forstyrres forsterkerens arbeidsmåte på grunn av at utsignalet da ikke lenger er nøyaktig A ganger det opprinnelige innsignalet. Innsignalet modifiseres nemlig av den del av innsignalet som ”lekkerover” til inngangsklemmene. Under visse forutsetninger kan en slik tilbakekobling fra utsignalet til innsignalet i forsterke­ ren føre til at forsterkeren begynner å gå i selvsving. En ustabil eller selvsvingende forsterker er helt ubrukbar.

--F- Ujn

39.01. En forsterker leverer over sine utklemmer 3, 4 et utsignal Uutsom er større enn det innsignalet som er blitt påtrykket innklemmene 1, 2.

521

Ustabilitet eller selvsvingning opptrer aldri i en korrekt dimen­ sjonert forsterker. I de plugginnenheter som beskrives i denne boka er det for eksempel ingen sjanse for at selvsvingning skal kunne forekomme. Så lenge komponentene velges ut ifølge delelistene og loddes inn på en slik måte som monteringstegningene forutsier og så lenge ledningsstrekkingen utenfor enhetene utføres i overensstemmelse med anvisningene i de ulike kapitlene. Selvsvingninger forekommer først og ved nykonstruksjoner og dersom man har strukket ledningene på en uheldig måte. Det er derfor først når man begynner å eksperimentere på egenhånd - f.eks. benytter plugginnenhetene i denne boka i annen apparatur enn den de er beregnet for — eller begynner å eksperimentere med egne konstruksjoner, som man kan bli konfrontert med problemet selvsving i en forsterker. Det kan derfor være gunstig at vi i dette siste kapittelet gir fåd og vink om hvordan man kurerer selvsving i elektronisk apparatur til de som har til hensikt å begynne med egne konstruksjoner. Forsterkere som går i selvsving er en like forsmedelig som vanlig foreteelse i radioteknikken. Det er ikke bare amatører som rammes av denne plage, også radioteknikere som arbeider med laboratorie­ eksperimenter kan ofte få en hel del hodebry med forsterkere som svinger. Det er et fenomen som ytrer seg på ulike måter. Selvsving i en lavfrekvensforsterker kan noen ganger, men langt i fra alltid gi opphav til tonefrekvent hyl, eller ”motorboating”. Med motorboating mener man en ekstremt lavfrekvent selvsvingning i tonefrekvensforsterkeren. Lyden påminner ofte påfallende om båtputring. Dersom svingningene ligger høyere enn det hørbare toneområdet, får vi en mer eller mindre effektiv blokkering av forsterkeren. Slike høyfrekvente selvsvingninger kan under ugun­ stige forhold føre til så kraftig oppvarming av transistorene i forsterkeren at den ødelegges. Selvsvingning i forsterkere skyldes uønsket kraftig tilbake­ kobling fra utgang til inngang på forsterkeren. Selv om tilbake­ koblingen ikke er tilstrekkelig til å drive forsterkeren til selv­ svingning, kan den forårsake forandringer i forsterkerens frekvensgang som kan virke meget forstyrrende. Slik tilbakekobling kan gi opphav til skjevavstemming i høyfrekvensforsterkere og distorsjon i lavfrekvensforsterkere.

522

Kunsten å kurere selvsvingning i forsterkere er ganske lett å lære dersom man har klart for seg at årsaken til fenomenet alltid er uønsket tilbakekobling. Det kreves imidlertid at man går metodisk tillverks når man starter å lete etter årsaken til selvsvingningen. Når årsaken er blitt klarlagt pleier det å være en enkel sak å ta de nødvendige forholdsregler for å få forsterkeren stabil igjen.

Tilbakekobling i motkoblede forsterkere Dagens forsterker med transistor eller integrerte kretser har i alminnelighet høy innebygget forsterkning, såkalt råforsterkning. 10 000, ja 100 000 ganger forsterkning er ingen sjeldenhet. Så høy forsterkning behøver man sjelden. Ved motkobling som samtidig reduserer distorsjonen i forsterkeren, reduseres forsterkningen — resultantforsterkningen - til ønsket verdi. Den blir kanskje ikke høyere enn 20, 50, 100 eller 500 ganger. En meget vanlig form for ustabilitet i sterkt motkoblede forsterkere, er at det på grunn av fasedreining i forsterkeren oppstår en utgangsspenning som er så sterkt fasedreid at den etter at den er blitt motkoblet til inngangen på forsterkeren ligger i fase med inngangsspenningen. Selvsvingning kan da oppstå. Denne type av ustabilitet er meget vanlig i transistorforsterkere når man nærmer seg transistorenes øvre grensefrekvens, der indre og ytre kapasitanser frembringer sterk fasedreining. Denne risiko for ustabilitet i motkoblede forsterkere opptrer alltid ved høyere frekvenser. Man har til vane å sette inn hele kompenseringskretser, såkalte fasedreide ledd, som reduserer råforsterkningen så raskt ved høye frekvenser at forsterkningen reduseres på en slik måte at risiko for selvsvingning ikke foreligger. Blir råforsterkningen lav blir også det motkoblede signalet lite med redusert risiko for selvsvingning, slike fasedreide kompenseringsnett er ofte innebygget i forsterkere av type integrerte kretser. I visse tilfelle må man imidlertid tilkoble ytre kompenseringsnett, motstand og kondensatorer for å redusere risikoen for ustabilitet. Se fig 39.02. Også når det gjelder sterkt motkoblede effektforsterkere, eksempelvis hifi-forsterkere der man vil holde distorsjonen på et meget lavt nivå, kreves sterk motkobling. Derfor må kompen-

523

Motkoblingsmotstand

39.02. Eksempel på kompenseringsnett (R, C) som er nødvendig for visse integrerte forsterkere, f eks. IC-kretsen 709.

seringskretsene alltid føres inn i de inngående forsterkertrinnene i slike forsterkere. Vi oppnår da at forsterkningen reduseres så sterkt ved høyere frekvenser at koblingen ikke forårsaker ustabi­ litet. Legg merke til at risikoen for selvsvingning alltid øker ved sterkere motkoblinger i forsterker og er størst når man arbeider med noen få gangers resultantforsterkning. Sjansen for slik selv­ svingning reduseres i den grad man reduserer motkoblingen og arbeider med høyere resultantforsterkere.

Kapasitiv kobling . Årsaken til at vi får ustabilitet i en forsterker — til at den "svinger rundt”, som vi ofte sier i denne forbindelse — ligger i det faktum at forsterkningen i seg selv er kimen til ustabilitet. Bare den omstendighet at vi forsterker en spenning, strøm eller effekt, slik at vi får høyere nivå på utgangen av et forsterket trinn vi har på inngangen, innebærer en risiko. Den forsterkede spenningen, strømmen eller effekten, kan jo på en eller annen måte lekke over til inngangssiden på forsterkertrinnet. Dette tilkoblede signalet vil på nytt bli forsterket, igjen lekke tilbake til inngangen, forsterkes på nytt osv. Om faseforholdene da er passende, vil det oppstå en rundgang som fører til selvsvingning. Det er lett å innse at jo større forsterkning vi har i et trinn eller i en forsterker, desto større risiko er det for at selv den minste lekkasje fra utgang til inngang kan føre til ustabilitet. Vi kan for eksempel anta at vi har 1000 gangers forsterkning mellom inngang

524

og utgang i et forsterket trinn. Vi har da 1000 ganger høyere spenning på utgangen enn på inngangen. Se fig 39.03. Dersom da bare en tusendel av utgangsspenningen lekker tilbake til inngangen (i riktig fase), så får vi selvsvingning. Og det er tilstrekkelig om bare en titusendel av utgangsspenningen lekker tilbake for at vi skal få en deformasjon av frekvenskurven.

Eksempel: En forsterker har 530 gangers forsterkning og på grunn av spredekapasitanser har en kapasitans Cs på 0,1 pF oppstått mellom utgangs- og inngangsklemmene på forsterkeren. Vi antar at denne har en inngangsresistans av størrelsesordenen 10 kohm parallellt med 10 pF og videre at vi har full forsterkning helt opp til 300 kHz. Se fig 39.04. Ved 300 kHz har en kondensator på 0,1 pF en reaktans på 5,3 Mohm og en kondensator på 10 pF 53 kohm. Det betyr at man mellom utgangen og inngangen på forsterkeren har en spenningsdeler med spenningsdeling 10/ (5300 + 10) ~ 1/530. Denne uhyre lille kapasitansen — 0,1 pF — fører med seg store sjanser for selvsvingning på grunn av at man får en tilbakekoblet spenning på forsterkeren som er akkurat stor nok til å få den til å gå i selvsving dersom faseforholdene ellers ligger til rette for det.

^>9.03. Dersom 1/1000 av utspenningen Uut lekker over fra utgangen til en {O nrlttetkuer 1000 Sagers forsterkning, oppstår det sjanse for ustabilitet i forsterkeren. Dette finner sted om Zm er ca. 1000 ganger større enn Zin.

525

39.04. Eksempel på hvordan vi kan få selvsvingning i en MF-forsterker med 530 gangers forsterkning hvor det foreligger en liten linkkapasitans på 0,1 pF mellom inn- og utklemmene.

Farlig kollektorbasiskapasitans I et forsterkende element som en transistor, er det farlig kapasitans mellom kollektor og basis, Ccb. Det er en kapasitans som ligger direkte mellom transistorens inngangs- og utgangskretser. Se fig 39.05. I en HF-transistor er denne kapasitans av størrelsesorden noen pF og dermed er mulighetene for selvsving overhengende allerede ved relativt lav frekvens. Er f.eks. transistorens inngangsimpedans Z|n = 1 kohm oppstår — dersom transistoren har en spenningsforsterkning på ca. 100 ganger - risiko for selvsvingning ved en frekvens hvor reaktansen for 3 pF er 100 kohm, dvs. ved en frekvens på ca. 500 kHz = en frekvens som tilsvarer mellomfre­ kvensen til de fleste radiomottakere. Ved lavere frekvenser spiller denne tilbakevirkningskapasitansen ikke så stor rolle, men så snart man arbeider med avstemte kretser ved høyere frekvens fører denne kapasitans til stor risiko for selvsvingning. Det er vanlig å omgå problemet ved at man ved impedanstransformering får meget lavohmige kretser mellom basis og emitter (Zj/n2 i fig 39.06a). Dermed kortsluttes den tilbakekoblede spenningen via Ccb mer eller mindre. Man kan også passe på at impedansen i transistorens kollektorkrets (Z2M2 i fig 39.06b) er så lavohmig at spenningsforsterkningen i transistoren

526

39.05. I et forsterkertrinn innebærer alltid transistorens egen kapasitans Ccfo mellom kollektor og basis en viss risiko for selvsvingning. Dette gjelder særlig ved høyere frekvenser, der reaktansen for Ccb blir lavohmig slik at den tilbakekoblede spenningen fra kollektor til basis får "farlige” verdier.

blir så lav at det ikke finnes sjanse for at selvsvingning skal kunne oppstå. Man kan også benytte begge prinsippene. Se fig 39.06c. Allerede av dette enkle resonnement bør det være klart at man må holde ledninger som leder forsterket spenning unna de ledningene som leder uforsterket spenning. Det er altså viktig at utgangsledningene legges slik i forhold til inngangsledningene at det blir så liten kapasitans som mulig mellom dem. Man bør eventuelt skjerme utgangsledningen, se fig 39.07 (forutsatt at kretsene tåler den økende kapasitans til jord som de skjermede ledningene medfører). Her har vi altså en ny viktig regel som vi kan benytte til å kurere selvsvingning i HF-trinn: Pass på at de ”varme” ledningene til utgangen ligger så langt fra de varme ledningene til inngangen som mulig. Skjerm en eller begge ledninger for å unngå den kapasitive koblingen mellom dem og se etter om det hjelper. Ofte kan det være tilstrekkelig at man strekker ledningene på en annen måte, slik at de ligger så langt fra hverandre som mulig.

Risikable felles strømbaner Man kan også få rundsvingning ved ugunstig ledningsstrekking. I dette tilfelle er det ikke tale om. kapasitans mellom inngang- og utgangskretser, vi har på en eller annen måte fått felles strømbaner 527

1

n:

39.06a. Avstemte forsterkere for høyere frekvenser, f.eks. mellom­ frekvensen 455 kHz, kan stabiliseres ved at man nedtransformerer fore­ gående trinns utimpedans Z} slik at denne blir så lavohmig = Zj/n? at den tilbakekoblede utspenningen som vi får via Ccfr får en ufarlig verdi. b. Man kan også stabilisere et av­ stemt trinn for høyere frekvenser ved å nedtransformere kollektorkretsens impedans Z? slik at belast­ ningen på transistoren blir så lavoh­ mig Z2/n2 at forsterkningen i trinnet holder seg på en ufarlig verdi. c. Man kan også benytte begge de metodene som er blitt antydet i a og b for å stabilisere et avstemt trinn.

528

39.07. Et avstemt HF-trirm med kretser som er avstemt til samme frekvens på inn- og utgang må ha effektiv skjerming av ledninger på trinnets inn- og utgang slik at kapasitansen mellom trinnets inn- og utgang ikke blir for stor.

for inngangs- og utgangskretsene. Også i dette tilfelle er det tale om uønsket tilbakekobling mellom inn- og utgang. Eksempel på tilbakekobling av denne type er når den for­ sterkede strømmen i utgangskretsen i en forsterker frembringer et spenningsfall som opptrer i inngangskretsen, f.eks. mellom basis og emitter på inngangstransistoren. Det kan f.eks. inntreffe om man har en folieledning på et kretskort som er felles for forsterkerens inngangs- og utgangskrets. Man slipper nemlig ikke unna selv om resistanser er ubetydelig i ledninger på foliekort. Det oppstår likevel alltid et visst spenningsfall over dem når de passeres av strømmen. Eksempel: En 35 pm tykk folieledning, 1 mm bred har en resistans på 0,005 ohm pr. cm. Dersom utstrømmen er 1 A i en slik ledning får vi et spenningsfall = 50 mV over en 10 cm lang ledning av denne type. Dersom dette spenningsfallet kommer inn på forsterkerinngangen kan vi få ustabilitet i forsterkeren. En kraftig, forsterket strøm kan i mange tilfelle forårsake et spenningsfall som når inn på forsterkerinngangen og er av en slik størrelseorden at selvsving kan oppstå. Fig 39.08a viser typiske tilfelle der man har ”utgangsstrømmer” som frembringer spenningsfall Ug^ som kommer inn i forsterkerens inngangskrets og adderes til inngangsspenningen. Ligger den tilbakekoblede spenningen i fase med inngangsspenningen oppstår det lett selvsvingning i forsterkeren. 34-Radioteknikk

529

39.08a. Felles strømbane A-B for sluttrinn og fortrinn i en forsterker kan forårsake selvsvingning i trinnet. En utstrøm Iut som oppstår på grunn av spenningsfallet når fortrinnets inngang og kan eventuelt ligge i fase med innspenningen Uin, b. Ved å unngå felles strømbaner for sluttrinn og fortrinn reduseres risikoen for farlig, ikke ønsket tilbakekobling i forsterkeren.

Botemiddelet mot denne type av tilbakekobling via felles strømbaner er å passe på at slike strømbaner ikke oppstår. Man må passe på at inngangskretsen monteres frittstående fra utgangskretsen. Se fig 39.08b. Det er gunstig at alle avkoblinger (se nedenfor) i inngangstrinnet gjøres i et felles punkt hvor også inngangsspenningen jordes og tilkobles. De øvrige trinn utføres på samme måte med et felles tilkoblingspunkt (B2, B3). Man må passe nøye på at avkoblinger i sluttrinnet — som jo avkobler forsterkede strømmer eller spenninger — gjøres i dette felles tilkoblingspunktet for sluttrinnet (B3). Fig 39.09 viser en korrekt oppbygning av ledningssstrekket som eliminerer risi­ koen for selvsvingning på grunn av strømbaner som er felles for flere forsterkertrinn.

530

Al

39.09. Med en ledningsføring av denne type elimineres risikoen for tilbake­ kobling som skyldes felles strømbaner for ulike trinnene i en forsterker.

Tilbakekobling over en felles strømkilde En annen årsak til at selvsvingning kan oppstå i en forsterker med flere trinn, er at vi kan få tilkobling via en felles strømkildes indre impedans. Vi benytter jo nesten alltid felles strømkilde for alle trinn. Denne strømkilde har vanligvis lav impedans, men den er ikke lik null, ettersom batteriet alltid har en viss indre resistans og den siste kondensatoren i filteret i en kraftforsyning nok har en liten reaktans som vi ikke helt kan se bort fra. Dette at den felles spenningskilden ikke har en indre motstand som er lik null, innebærer en viss risiko for at den forsterkede spenningen fra sluttrinnet som kan være kanskje 1000 ganger større en inngangsspenningen, forårsaker et spenningsfall over den felles strømkildens indre impedans. Vi kan si at det oppstår en spenningsdeling av utgangsspenningen. Den deles av belastningsmotstanden Rc3 i sluttrinnet og strømkildens indre resistans Ri i forholdet Ri/ (Rc3 + Ri). Se fig 39.10. Har man eksempelvis en belastning Rc3 = 16 ohm og en indre motstand i strømkilden på 0,1 ohm, blir spenningsdelingen 0,1/ (16 + 0,1), dvs. 1/161. Man får av utgangsspenningen UU£ en delespenning Uq = Uu^/161 ~ 0,6% av utgangsspenningen over den felles strømkilden. Her må man legge merke til at disse 0,6 % av utgangsspenningen også går ut over de øvrige trinnene, også inngangstrinnet i forsterkeren. Se fig 39.10. Dette er farlig fordi det på inngangen av det andre forsterkertrinnet (T2) forekommer en del av Uq. Denne 34* - Radioteknikk

531

39.10. Uønsket tilbakekobling via resistansen Ri eller reaktansen Xco i en strømkilde som er felles for forsterkeren. Den del Uq av utspenningen Uut som opptrer over Rf (Xco) når til en viss grad inn på det andre forsterkertrinnets inngang = ^O^in 2 ^cl + ^in2)

del av Uq (= Ujn2 i fig 39.10) kan eventuelt komme i en slik fase på det andre trinnet at selvsvingning oppstår. Spenningsforsterkning i T2 + T3 kan være 161 ganger. Denne risikoen for tilbakekobling kan man gardere seg mot ved å legge inn et filter bestående av en seriemotstand og en avkoblingskondensator (Rq henholdsvis Cq, se fig 39.11), som kobler av den delen av utgangsspenningen som forekommer over den felles strømkilden slik at den blir neddempet ønsket antall ganger innen den når T2’s inngang. Avhengig av hvilken frekvens som skal forsterkes må man dimensjonere omkoblingskondensatoren og seriemotstanden på gunstig måte. Det er viktig å passe på at en så liten del av utspenningen som mulig når inn på det andre forsterkertrinnets inngang. For å oppnå det samme kan man også benytte en seriemotstand Rs og en zenerdiode Z. Se fig 39.12. Zenerdioden har en indre resistans av størrelsesorden noen få ohm når man driver dioden i backretningen. Zenerdioden stabiliserer samtidig spenningen ved et nivå = zenerspenningen. Strømmen gjennom seriemotstanden skal alltid være noe — men ikke mye — større enn den strøm som skal tas ut til de forsterkertrinn som skal strømforsynes. Når det gjelder 532

%

39.11. Ved at en seriemotstand Rø og en avkoblingskondensator kobles inn i forsterkeren i fig 39.10 reduseres spenningen som blir tilbakekoblet til det andre trinnet. Merk imidlertid at avkoblingskondensatoren Cq må tilkobles til emitteren (punkt A i figuren) på sluttransistoren T3.

nettdrevne apparater er det den siste filterkondensatorens reaktans som representerer den indre impedans i strømkilden. Ettersom kondensatorens reaktans øker med synkende frekvens vil det, når det gjelder tonefrekvensforsterkeren, særlig ved lave frekvenser være risiko for ustabilitet. Den blir da ofte av typen ”motorboating”. Derfor er det ofte nødvendig med meget høye verdier på Cq for å få bort ustabilitet i lavfrekvensforsterkeren. I denne forbindelse kan vi også nevne at den indre motstand i et oatteri øker sterkt når batteriet blir utladet. Vi får også en øket risiko for ustabilitet etter hvert som batteriet lades ut hvis vi ikke garderer oss mot dette ved å avkoble batteriet med en stor

l9o'm'^an kan lstendenf°r seriemotstanden og avkoblingskondensatoren i fig J^.ll henytte en senemotstand Rs og zenerdiode Z. Legg merke til at zenerdioden bør tilkobles en emitter på sluttransistoren (punkt A i figuren).

533

kondensator. Denne vil vekselstrømsmessig kortslutte den økende impedansen i batteriet. RC-ledd av den type vi nettopp antydet er også å anbefale for å eliminere risikoen for selvsving. Det bør også nevnes at avkoblingskondensatorer kan tørke og miste en del av sin kapasitans. Det kan også være godt å vite at kapasitansen reduseres kraftig ved sterk kulde -10°C — i de fleste typer av elektrolyttkondensatorerer. (Kapasitansen gjenvinnes imidlertid når kondensatoren tiner opp.) Redusert kapasitans i en avkoblingskondensator kan frembringe selvsving i en forsterker. En bra metode å kontrollere dette på er å koble en feilfri avkoblings­ kondensator med passelig kapasitans parallellt med de mistenkte avkoblingskondensatorene i forsterkeren for å se om selvsvingningen opphører. I så fall er det bare å skifte ut den kondensatoren som er defekt med en ny. En annen metode er å berøre følsomme punkter som skal være avkoblet, med en metallspiss eller en finger og observere virkningen. Får vi kraftige endringer i selvsvingningens styrke, kan vi gå ut i fra at avkoblingen er utilstrekkelig i dette punktet. Vi må da koble inn en ny avkoblingskondensator. Konklusjonen på dette blir da at vi kan ha tre ulike årsaker til ustabilitet i en forsterker med flere trinn: 1. Ved kapasitiv kobling mellom inngang og utgang på forsterke­ ren. 2. Ved felles strømbaner for de ulike trinnene. 3. Ved tilbakekobling over felles strømkilde. Ved å analysere koblinger og kretser i en forsterker som går i selvsving, må vi forsøke å klarlegge hvilken av disse tre årsaker det kan være som gir tilbakekoblingen. Når vi har funnet årsaken, må vi ta de nødvendige forholdsregler for å gjøre forsterkeren stabil ved hjelp av de anvisninger som er gitt foran.

534

Bilag 1. Storsirkelkart som viser avstanden fra et punkt i midt-Norge til et vilkårlig punkt i Europa. Tilsvarende kart for større avstander fins i bilag 2.

535

Bilag 2. Storsirkelkart som viser avstanden fra et punkt i midt-Norge til et vilkårlig punkt på fremmede kontinenter. Avstanden mellom to sirkler er 1000 km.

536

USTRAv

5000 ROB^

10000

537

Alfabetisk sakregister Sidehenvisning med * betyr at det også henvises til figur AFK = Automatisk frekvenskontroll AFR = Automatisk forsterkningsregulering AM = Amplitydemodulert Amatørradio 15 — 17* Ampere 78 Amperemeter 218* Amplityde 321—323* Amplitydebegrenset bærebølge 421 Amplitydemodulert sender 321 — 323* Amplitydemodulert signal 343* Antenne 216* helix 18* mobilt bruk 462—464* radiostyring 499* symmetrisk 400 Antenne for kortbølgemottaking 381-395* Antenne for mellombølgemottaking 185-196* atmosfæriske utladninger, be­ skyttelse 193 — 194* effektiv høyde 187 feltstyrke 187-192* ferritantenne 195 halvbølgeantenne 196 innendørsantenne 191*, 194— 195* L-antenne 188 — 189*, 191 — 192* lukkede antenner 195 peileantenne 195 skjermet nedføring 190—192* stavantenne 188*, 190 T-antenne 189* VHF og UHF 196 åpne og lukkede antenner 186 Antenne for VHF-mottaking 455-476* bredbåndet halvbølgeantenne 47 1

538

forlengelsesspole midt på anten­ nen 463,465* halvbølgeantenner 464—469* horisontalt polariserte bølger 455-457* lengden av kvartbølgeantenne 460-461* mobilt bruk 462—464* retningsantenner 469—475 retningsdiagram for halvbølge­ antenne 457* senderantenne 455—456* vertikale kvartbølgeantenner 458-461* vertikalt polariserte bølger 455 — 457* Antennefilter for kortbølge 396 — 409* apparatkabinett 406—407* atmosfæriske forstyrrelser 400 — 402 bruksmåte 406 ledningsmønster 404* mekanisk konstruksjon 406 — 407* praktisk utførelse 404—406* prinsippskjema 402—404* ”sus” i mottakeren 402 symetrisk antenne 400—401* Antennelengde 390—393* strålingsdragrammet 387—390* Antennevender 193* Apparatkabinett 292—296* Apparatkasett for montering 292 — 296* Astabile vipper 483—484* Atmosfæriske utladninger beskyttelse 193 — 194* støy 400—402 Automatisk frekvenskontroll, FMmottaker 432—435 Avbiter 28*

Avstemningsenhet kalibrering av skalaen 337—338* koblingsskjema 334* kretskort 327—328* spolene 327—333* trimming 336 Avstemningskrets 173 — 175*

Babysitter 257 Baffelplate 29 Bananstikker 216* Basis, 198*, 200* Batteri 217* Beatoscillator 296, 31 1 Beatoscillator for CW og SSB mot­ taking 340-351* amplitydmodulert signal 343* blokkskjema 341* frekvens 341—342* innkobling 349—350* inntrimming 349 kretskort 347—348* manglende bærebølge gjeninnsettes 341-344 oppbygning 346-348* prinsippet 340-341 prinsippskjema 344-346* Bipolar transistor 198-206*, 210* Bistabil vippe 479, 483-485* Blandertransistor 320 Blanding av signalene 305-312* Bokking av plater 35-36* Bor 34-35* Buffertransistor 320 Bølgeantenne, strålingsdiagram 389* Bølgelengde 60—67* Båndspredning på kortbølge 286287 CR-nett gir små pulser 430-432* CW = Continous Waves = Umodulert bærebølge Callinganlegg 257 Chassis 37—39*

DX-lytting “TV-DX“ 16, 20-21*

Diode 223* halvlederdiode 150—157* transistor 202* Diodedetektor 322—324* Dipol 217* Diskantsenkingskondensator 289 Diskriminatorkrets 421—422* Dobbelbasisdiode 374 Drain 206-207* Dreiekondensator 95—96*, 220* Drossel 118—119* Dynamisk høyttaler 258—259* Effektiv høyde, antenne 187 Effekttransistor 222* Eksperimentering med radio 290— 297* Elektrolyttkondensator 93—95* 99*, 220 Elektromagnetisk felt 107—108* Elektronisk musikk 22 Emitter 198*, 200* Emitterkobling 205 Etappebygging 291 FM = Frekvensmodulert Farad 85 Felteffekttransistor 206—210*, 222* høyfrekvensforsterkning 225— 226* Feltstyrke 187—192* Ferrittantenne 195,285-287* Fil 35 Filter for antenne 396—409 Finavstemningskondensator 286— 288* Fjernmanøvrering av kamera 479* Fjernstyring med radio 477-487* Flatpacks 238, 242* Flattang 28 Flussmiddel 52—53* Flyradiokommunikasjon 450 Foliekort 22—25* Foliekort og monteringsplater 41 — 48* Foliespoler 129 — 130* Forkortningskondensator 288

539

Formfaktor for spole 121 — 123* Forsterker 521 — 523* kapasitiv kobling 524-526* kollektorbasiskapasitans 526 — 529* risikable felles strømbaner 527— 531* selvsving 521—523* tilbakekobling i motkoblede for­ sterkere 523—524* tilbakekobling over en felles strømkilde 531—534* Forsterker i lokalmottakeren 225 — 236* høyfrekvensforsterkning 225 — 231* lavfrekvensforsterkning 231 — 236* Forsterkertrinn 212*, 214* Forsterkning av signaler 197—210* Frekvens 60—67* Frekvensbånd 19—20 Frekvenskorreksjon i FM-mottaker 425-426* Frekvensmodulator 423—424* Frekvensmodulert bærbølge 420* Frekvensmodulert demodulatorer 421-426* Frekvensmodulert forsats 20 Frekvensmodulert mottaker 420 blokkskjema 423—424* frekvenskorreksjon 425—426* kapasitans 429* “pulstellende“ FM-demodulator 423-425* Frekvensmodulert tilsats med puls­ tellende detektor 426 automatisk frekvenskontroll 432-435 blokkskjema 424* CR-krets 430 — 431* kretskort 435—436* lokalmottaking 438 oscillatorkrets 432 oversikt over FM-stasjoner 438 prinsippskjema 426-428* RC-nett utjevner 432—434* trimming 437-438

540

Frekvenstellende FM-mottaker 423 Funksjonsenheter, integrerte kret­ ser 237

GP = Ground plane-antenne Glimmerkondensator 86—88* Godhetstall 128 Grammafonforsterker 289 Ground plane-antenne 459* Gyromekanisme, pulsbreddestyring 480-481* HF = Høyfrekvent Halvbølgeantenne 386-387*, 392, 464—469* én frekvens 396—397* foldet halvbølgeantenne 467— 469*, 474-475* fødeimpedans 467—468* strålingsdiagram 389* Halvlederdiode 150 — 157* anvendelse 156—157 innebygd spenningsbarriere 151 — 153* utforming 154—156* Halvlederkondensator 157—158* Halvledermateriale av N-typen 150 N-typen 150 — 151 P-typen 151 Harpiks 52 — 53* Helix-antenne 18 Henry 109 Hertz 65 High-Fidelityteknikken 16 Hullpunch 34* Høretelefon 219* Høyfrekvensforsterkning i lokalmottaker 225—231 frontpanel 227—228* komponentoppstilling 230* kretskort 229* prinsippskjema 226* Høyfrekvensspoler 111 — 113 * skjerming 111 — 113* Høyfrekvenstransformator 160 Høyfrekvent forsterkning av antennespenningep 197 Høyfrekventforsterker 197

Høyttaler 219 dynamisk 258—259* Horisontal antenne 385—387* Horisontalt polariserte bølger 455, 458* halvbølgeantenner 464—469* kvartbølgeantenner 458—461* Horisontalt strålingsdiagram for mottakerantenne 385*

Jordledning 192 — 193

IC = Integrert krets Impedans 73 Impedansforholdet 166 Impedanstransformering 163 — 167 Indikatorlampe 218* Induksjonsspoler 107 — 1 19*, 221* beregning og vikling 120-131* forskjellige typer 109-111* høyfrekvens 111 — 113* lavfrekvens 113 — 114* med trimbar kjerne 221* reaktans 114—117* variable 111 vikling 125 — 131* Induktans, spole 108—109 induksjonsspole 114—117* Induktiv lydløs mottaking 248 Induktiv mottaker 249—250* ferdigmontert 253* koblingsskjema 249, 251* montering 254* prinsippskjema 249-250* Induktiv sløyfe lydløs mottaking 248, 255* personalsøkeanlegg 247 prinsippskjema 249-250* senderspole 252-256* telefonkontakt 248 Induktivitet 73 Induktivt arrangement for personal­ søkeanlegg 247-248 Induktivt koblede spoler 160 Innendørs antenne 191* Integrert forsterker, prinsippskjema 243 Integrerte kretser 22-24* 43* 223*, 237-246*, 249 tovevis samtaleanlegg 257-269*

KB = Kortbølge Kalibrering av lokalmottaker 236 Kamskiverelé styrt med pulser 480*,485 Kapasitans 85 Kapasitansdiode 95, 97—99*, 158, 223, 286, 288* Kapasitansvariasjonskurve 97* Kapasitansverdi, kondensator 100— 105 Kapasitiv kobling, forsterker 524— 526* Karbonpotensiometer 74—75* Katode 223* Keramisk kondensator 86—88* Kilohertz 65 Kiloperioder 64 Kjørner 33*, 35 Koblingskombinasjoner 287 Koblingspunkt 216* Kollektor 198*, 200* Koilektorbasiskapasitans 526—529* Kombinasjon av koblingene 287 Kombinasjonsmuligheter 296—297 Kommunikasjonsmottaker for kort­ bølge 352-371* anvendelse 367 blandertrinn 352—355* blokkskjema 352-355* hva fins det å avlytte 369-371 høyfrekvenstrinn 352-355* innkobling av konverter 361-363 innstilling 368 koblingsskjema 364—365* konverter 355—359 kretskort 359 — 363* monteringstegning 362 områder som dekkes 369-37 1

35 - Radioteknikk

ytre komponenter 245* Interferens 311—312 Interferenstonen, beattonen 340 frekvens 341—342* Ioniserte luftlag 382* Ionosfæren, speil for radiobølgene 381-384*

541'

oscillatortrinnet 352 — 355* prinsippskjema 356* spolene 359—360* trimming 364—367* Komponentverdier, avvik 283—289 Kondensator 85 — 106*, 220* avvik fra komponentverdier 283 — 285 bruk 106 diskantsenkingskondensator 289 elektrolyttkondensator 93—95*, 99* fargekode 88—91* finavstemnings- 286—288* forkortnings- 288 glimmer- 86—88* halvleder- 157 — 158* keramiske 86—88* papir- 88—93* plast- 88-93* reaktans 100—104* serie og parallellkobling 105 — 106 symboler 99 — 100 trimme- 98 — 100 ulike typer 86—100* variable 59-100*, 139-140 Kontakthylse 2 16* Konverter 19—20 innkobling 361—363 kortbølge 295, 256* prinsippskjema 355—359* VHF-mottaking 448—450* Konverter for privatradiobåndet 26,5-27,5 MHz 410-419* antenne 419 blokkskjema 411-412* forstyrrende signaler 413—414 kretskort 416—417* pipetoner 413 prinsippskjema 414—415* privatradiobåndet, registrerings­ nummer 411 privatradiokanalene 413 spoledata 418* trimming 417 Kortbølge 66 Kortbølgeantenne antennelengde 387—393*

542

antenneretning 388 frekvenser 384, 393* halvbølgeantenne 386—387*, 389* horisontalantenne 385—387* innfallsvinkel 384—387 krav 384, 392 L-antenne 395* nedføring 394—395 senterfødet 391 Kortbølgebåndet amatørradio 15 langdistansemottaking 16 Kortbølgekonverter 295 prinsippskjema 356* Kortbølgeproblem 282 Kretskort 32, 39*, 41,215 avstemningsenhet 327—328* beatoscillator 347—348* frekvensmodulert tilsats 435 — 436* kommunikasjonsmottaker for kortbølge 359—363* konverter for privatradiobåndet 416-417* krystallkalibrator 376—377* lavfrekvensforsterker 301—303* lokalmottaker 227—230*, 234* monteringskretskort 41 mottaker for mellom- og kort­ bølge 278* radiostyring, mottaker 511—516* radiostyring, sender 493 — 497 samtaleanlegg 264—268* superheterodynmottaker for 3,5 — 4,5 MHz 327-328* Krystallkalibrator 296, 372 — 380* anvendelse 378 — 380 blokkskjema 372* bølgeformer 373* delliste 375 kalibreringssignal 376 kretskort 376—377* krystallstyrt lokaloscillator 372 prinsippskjema 374—376* trimming 277—378 Krystallstyrt sender 488 Krystallsvingninger 517 — 518

Kvartbølgeantenner, vertikale 458 — 461* Kvartbølgetransformator 474 — 476* Kyst- og skipsstasjoners sendefrekvens 448,452 Kystradiostasjoner 448, 451-452* Kyststasjoner 451*

L-antenne 188—189* 191 — 192* LF = Lavfrekvent Langbølge 66 Lavfrekvensforsterker 197-198, 298-304* forsterkning 300 kretskort 301—303* prinsippskjema 298—301* stabiliseringskretser 300 test 303-304 tilkobling 299 Lavfrekvensforsterkning i lokalmot­ taker 231-236* kalibrering 236 koblingsskjema 234* kretskortets komponentplassering 234* prinsippskjema 231* Lavfrekvensspoler 113 — 114* Lavfrekvenstransformator 160, 162* Ledning 216* Lekkfelt 112 Likespenningsforsterkere, direktekoblede 238-239 Lineære integrerte kretser 238 241* kapsler 238, 242* prinsippskjema 244* Loddebolt 27, 49-50* Loddeboltstativ 55-57* Loddespiss, vedlikehold 53-56* Loddetinn som flussmiddel 52-53* Loddeøre, montering 46—48* Lodding 49-59* foliekort 56—59* kaldlodding 50-52* Logaritmiske potensiometere 7476*

Lokalmottaker, bygging 173 — 184* avstemningskrets 173—175* funksjonering 173—175 følsomhet 175 hva vi kan høre 184 oppbyggning 178-179* prinsippskjema 173 — 174* vikling av spoler 180 — 183* Lokalmottaker, forsterker 225 — 236* Lokaloscillator kortbølgekonverter 295 krystalkalibrator 327-380* Lukkede antenner 195 Lydstudio i hjemmet 16

MF = Mellomfrekvensforsterker MOS-transistor 206 MP-kondensator 90—92* Megahertz 65 Megaperiode 64 Mellombølge 66 Mellomfrekvensforsterker 306 trimming 335 Mikrofon 218* Mobil antenne 462—464* halvbølgeantenne 464—469* Modellbåt, proporsj onalitetsstyring 487 Modeller, radiostyring, mottaker 502—520* sender 488—501 * Modellflyfjernstyring med gyro 481* Modellradio 66 Modulprinsippet 37 Monostabile vipper 483—484* Montering av loddeøret 46—48* Monteringskretskort 41 Monteringsplatser 45—48* for plugginnenheter 291—292* Motorboating 522 Motstand 68, 219* variabelt uttak 219* ■ Motstander 68 — 84* anvendelse 84* induksjonsspoler 107 ohms lov 77—81*

543

potensiometer 74—77* serie eller parallellkobling 82 spenningsdeler 74 stavmotstander 68—72* tillatt belastning 81 trådviklede 73 Mottaker mellom- og kortbølge 270—282* radiofjernstyring 502—520* Multibåndantenne 397 — 399* forstyrrelser 400-402 frekvensområder 397—399 Multibåndsmottaker 295* Multivibrator 483-484*

N-type halvledermateriale 150 — 152* NPN-transistor 199*, 202—203*, 222* Nedføring fra antenne 394—395 Ohms lov 68, 77-81* Oscillatorkrets 315 FM mottaker 432 trimming 336—337 Oscillatorkretsspolene 329—331*

P-type, halvledermateriale 151 — 152* PNP-transistor 199, 204—205*, 222* Papirkondensatorer 88—93* Parallellresonanskrets 132—137* Parasittiske elementer 469—470, 473 Peileantenne 195 Perioder pr. sekund 64 Personalsøkeanlegg 247—248 Pertinaks 125 — 126* Pertinaksisolerte dreiekondensator 140 Pick-up 218* Pisk 190 Plastkondensator 88—93* Platearbeid, verktøy 32—35* Platesaks 32—33*

544

Plugginnenheter ved eksperimenter 290-292* Potensiometer 74—77*, 219* Prinsippskjema 2 11 —224* Privatradio 20 Privatradiobåndet, registrerings­ nummer 411 Privatradiokanaler 413 Proporsjonalitetsstyring 482*, 485-487*, 502 Pulsbreddestyring av gyromekanisme 480—481* Pulsbølgeformen 518 Pulsdrift ved fjernstyring 480— 481*, 483 Pulstellende FM-mottaker 423—424 blokkskjema 424 Q-verdi 135 RC-nett 432-434* Radioamatørens verktøy 27—40* Radiobølge 60 Radioeksperimentering 290—297* Radiofjernstyring 477—487* apparatur 478, 482—487* kameramanøvrering 279* kamskiverelé styrt med pulser 480*,485 krav 477 modellfly 481 proporsjonalitetsstyring 482*, 485-487* til- og frastyring 478—482* vipper 479, 483-485* Radiohobby 15—26* Radiomottaker for mellom- og kortbølge 270—282* høyfrekvenstrinnet 270 koblingsskjema 278*, 280—281 kortbølgeproblem 282 kretskortets komponentplassering 278* lavfrekvensdel 280 ledningsføring 28 1 * mekanisk oppbygging 279*, 281-282 prinsippskjema 271*

tilbakekoblet forsterkertrinn 277 tilbakekobling øker forsterk­ ningen 272 utskiftbare spoler 274—279* Radiostyring, mottaker 502—520* blokkskjema 502—503* delliste 505, 508 induktansspolene 513* kretskortet 511—516* krystalsvingninger 517—518 manøvrering av et relé 519—520* modellfrekvensenheten 506 — 507* montering av kretskort 513 — 516* prinsippskjema 502—505* prinsippskjema servoforsterker 507-508* pulsbølgeformen 518 pulsforsterkning 506-507* radioenheten 502 — 507* servomekanismen 515-516* signallikeretting 506* trimming av radioenheten 516 — 518 trimming av servoforsterkeren 518-519 Radiostyring, sender 488-501* antenne 499* koblingsskjema 498* kretskort 493—497* mekaniske utførelse 496-498* monteringstegning 496* prinsippskjema 488-490* pulsgeneratorenhet 491-492 pulsmodulatorenhet 488 pulsskjema 491* senderenhet 488 spoledata 493-495* testing og trimming 500-501 * til- og frastyring 491 -493 Radiostyring av modeller 22-23* Radiostyringsapparatur 478, 482487* Radiotrafikk innen frekvensom­ rådet 3,5-4,5 MHz 313-314 Rammeantenne 186-195 Reaktans, kondensator 100-104*

Registreringsnummer for privatra­ diobåndet 411 Resistans 68 Resonansfrekvens 132, 173 Resonanskretser 132 — 149 anvendelse 139 beregning 139—149* parallell- 132-137* serie- 132-133, 137-139 Resonanskurve 177 — 178* Retningsantenner 469—475* foldet halvbølgeantenne 467 — 469*, 474-475* halvbølgeantenne med direktor 470, 472-473 halvbølgeantenne med reflektor 470, 472-473 kvart bølgetransformator 474— 476* matningsimpedans 473 retningsdiagram 470* smalbåndet 472 Retningsdiagram for halvbølge­ antenne 457* Revejakt 19* Rotor 95—96* SSB = Single Sideband = Sidebåndet undertrykt Samtaleanlegg, toveis, med integrert krets 257—269* biapparater 267—269* blokkskjema 259—260* koblingsskjema for hovedappara­ tet 265* komponentplassering på kretskort 264—268* prinsippskjema 260—263* ytre komponenter 261—262* Screen-trykk 43 Selvsving 521—534* Sender, radiostyring 488 — 501* Senderantenne 186 — 187* for VHF 455-456* Sendereksperiment 15 Senderspole 252—256* Separere signaler 139

545

Serieresonanskrets 132—133, 137 — 139 Servoforsterker for mottaker 507 — 511*, 515-516* trimming 518 — 519 Sidebåndet undertrykt 340 Signalblanding 305—312* Signalkretsspolene 331—333 trimming 337 Signallikeretting 506* Sikring 218* Sjøfartsradio 448—449 Skjemasymboler 211—224 Skjema variasjoner 283—289 Skjermet nedføring 190—192* Skrutrekker 28-32* Smalbånds FM og VHF 447-448* Småsignaltransistor 198, 201*, 205 Source 206—207* Sparetrafo 169*, 171 Spenningsdeler 74 Sperresjikt, halvlederdiode 152, 156-157* Spisstang 28* Spoler anvendelse 118—119 avstemningsenhet 327 — 333* beregning og vikling 120—131* foliespoler 129—130* induksjonsspoler 107 — 119* induktansspoler i konverter 418* kommunikasjonsmottaker for kortbølge 359—360* radiostyring, mottaker 513* radiostyring, sender 494 serie- eller parallellkobling 1 17 — 118 toroidspoler 130 — 131* trykte kretser 129 — 130* utskiftbare for mellom- og kort­ bølge 274-278* VHF-mottaker 450, 453-454* vikling 125-131*, 180-183* viklingsdafa 276—278 Stator 95—96* Stavantenne 188*, 190 Stavmotstand 68—72 fargekode 71—72

546

størrelse 70 symbolikk 70 Storsirkelkart 535—537* Strømbryter 217* Strømforsterkningsfaktor, tran­ sistor 203* Strålingsdiagram, antenne bølgeantenne 389* halvbølgeantenne 389* horisontal 385* 2-bølgeantenne 390* 3/2 bølgeantenne 390* vertikal 386* Styrekontroll 223* Styrkekontroll 219* Substrat 198* Superheterodynmottaker 305—309 avstemning 306 — 307* blokkskjema 305—306* interferens 311—312 speilfrekvens 308—309* speilselektivitet 3 11 * Superheterodynmottaker for 3,5 — 4,5 MHz 313-339* amplitydeniodulert sender 321-323* anvendelse 339 automatisk forsterkningsregulering 323—326 automatisk følsomhetsregulering 321 blandertransistor 320 blandertrinn 315 blokkskjema 314—315* buffertransistor 320 kapasitans 318—319* kretskort 327—328* mellomfrekvensdelen 321 montering 333—335* oscillatorkrets 315 prinsippskjema 316 spolene 327—333* trimming 335—339* virkemåte 314 Symboler antenne 216*, 22 1 * bipolar transistor 201* halvlederdiode 153 — 154*

kondensator 99—100*, 220* ledning 216* lineære forsterkere 241, 243* motstand 70*, 219* prinsippskjema 211—224* skjemasymboler 21 1—224* spoler 113 — 114*, 221* transistor 213, 214, 222* Zenerdiode 158*, 223* Symmetrisk antenne 400 T-antenne 189* TV-DX 16, 20* Tantalelektrolytt kondensator 93-94* Tenger 27—29* Toroidform 113 Toroidspoler 130—131* Transformator 160 — 172*, 221* impedanstransformering 163 — 167,171* omsetningsforhold 163 — 165* tilpasning 167 — 172* Transistor 22, 198—210*, 222* MOS-transistor 206 NPN 199*, 202-203* PNP 199, 204 effekttransistor 209—210* felteffekttransistor 206 strømforsterkningsfaktor 203* transistorforsterker, skjema 204205* typer 286 Trimmekondensator 98—100*, 220* Trimmepotensiometer 76—77* Trykte kretser 41 Trykte kretskort 22—24 Trykte spoler 129-130* Trådviklede motstander 73 Trådviklede potensiometre 75, 77*

UHF = Ultra high frequency Ultra high frequency 67, 420 Ultrakortbølge 67, 420 Ultrakortbølgeantenne 455 Umodulert bærebølge 340 Undertrykt bærebølge 340

Unijuctiontransistor 374 Unipolar transistor 198, 206—210* Universal kretskort 40, 42—43*, 224 VHF - Very high frequencies Vakkelkontakt 48—49 Variable kondensatorer 95 — 100* Varicap 97—99* Variocord 515 — 516* Vekselstrømsmotstand 73 Vender 217* Verktøy 27—40* platearbeid 32—35* Veroboardprinten 44 Vertikal strålingsdiagram for mottakerantenne 386* 'Vertikale kvartbølgeantenner 458 — 461* Vertkalt polariserte bølger 455 — 457* halvbølgeantenner 464—469* kvartbølgeantenner 458—461* Very high frequencies-mottaking 67, 445-454* flyradiokommunikasjon 450 frekvensmodulert mottaker 447 induksjonsspoler for konverter 450, 453-454* konvertér for VHF-mottaking 448-450*, 452* lytting 446—447 rekkevidde 445—446* sjøfartsradio 448—449 smalbånds FM 447—448*' Volt 78 Voltmeter 218*

Yagi-antennen 469—475* matningsimpedans 473* montering 474*

Zenerdiode 158-159*, 223*, 532533*

547