Elektrotechnika a rádiotechnika pre triedu Novice

Študijný materiál k otázkam na skúšky

Autor: Miroslav Horník, OM3CU

KAPITOLA 1 - TEÓRIA ELEKTROTECHNIKY A RÁDIOTECHNIKY

1.1 Základné elektrotechnické veličiny a jednotky

Vodič, polovodič, izolant

V praxi z pohľadu elektrotechniky rozlišujeme tri skupiny materiálov, ktorých elektrická vodivosť je ovplyvňovaná počtom voľných, alebo ľahko uvoľnitelných elektrónov na poslednej, najvyššej valenčnej hladine. Tieto voľné elektróny sa potom pohybujú medzi jednotlivými atómami a tým spôsobujú elektrickú vodivosť materiálu. Tieto tri skupiny materiálov nazývame:

Vodiče – iba minimálne bránia prechodu elektrického prúdu. Majú najviac voľných elektrónov. Patria sem prakticky všetky kovy a uhlík v podobe tuhy a grafitu. Najlepšími vodičmi je striebro, meď, zlato, hliník... Tieto sa používajú na výrobu elektrických vodičov, kontaktov a vodivých krytov zariadení. Najhoršími vodičmi elektrického prúdu sú wolfrám, nikel, kobalt, platina, železo, uhlík... Používajú sa na výrobu rezistorov, vyhrievacích telies a pod.

Polovodiče – menia svoju vodivosť v závislosti od teploty, teda s rastúcou teplotou sa uvoľňuje viac elektrónov. Pri teplotách blízkych absolútnej nule sa ich vlastnosti blížia izolantom a pri vysokých teplotách kovom. Najznámejšími polovodičmi sú germánium, kremík, selén, gálium... Z polovodičov sa vyrábajú elektronické súčiastky – polovodičové prvky (diódy, LED, tranzistory, integrované obvody...).

Izolanty – sú materiály, ktoré bránia prechodu elektrického prúdu. Pri izolantoch nedochádza k uvoľňovaniu elektrónov. Medzi izolanty patria plasty, suché drevo, papier a textil, sľuda, keramika, guma, vosk, sklo... Z izolantov sa vyrábajú ovládacie a konštrukčné prvky, obaly, skrinky, fólie a ostatné predmety určené na zabránenie dotyku s časťami pod napätím.

Obr. 1. Štruktúra atómu

Prúd, napätie, odpor

Základnými elektrickými veličinami sú prúd, napätie a odpor. Čo tieto pojmy znamenajú, si vysvetlíme ďalej.

Ak sa voľné elektróny vplyvom vonkajšej sily pohybujú usporiadaným pohybom, hovoríme o elektrickom prúde. Tento má určitý smer a veľkosť – intenzitu. Elektrický prúd sa pohybuje od kladného pólu k zápornému, je to dané dohodou. Pritom elektróny sa pohybujú opačným smerom. Ak je smer toku prúdu rovnaký počas celej doby, hovoríme o jednosmernom prúde. Ak sa smer prúdu v čase pravidelne mení, hovoríme o striedavom prúde.

Elektrické napätie je sila (rozdiel potenciálov), ktorá uvádza voľné elektróny do pohybu. Táto sila vzniká ako dôsledok rozdielu potenciálov medzi kladne a záporne nabitými atómami. Čím je tento rozdiel väčší, tým je väčšie aj napätie. Zdrojom napätia môže byť akékoľvek zariadenie, ktoré dokáže meniť nejakú neelektrickú energiu na energiu elektrickú, napríklad el. článok, akumulátor (mení chemickú na elektrickú), dynamo, alternátor (mechanickú na elektrickú), fotočlánok (svetelnú na elektrickú), termočlánok (tepelnú na elektrickú) a podobne. Každý zdroj napätia má dva póly – kladný a záporný. Ak je jeden pól stále kladný a druhý stále záporný, hovoríme o zdroji jednosmerného napätia. Ak sa polarita mení, ide o striedavý zdroj.

Každý vodič kladie elektrickému prúdu nejaký odpor. Tento je spôsobovaný tým, že elektróny pri svojom pohybe narážajú na atómy vodiča. Odpor vodiča závisí od materiálu, prierezu, dĺžky a teploty vodiča. Zvláštnym druhom odporu je impedancia, ktorú označujeme Z a udávame ju rovnako ako odpor. Impedancia je odpor, ktorý kladie súčiastka alebo obvod striedavému prúdu.

Jednotka ampér, volt, ohm

Elektrický prúd označujeme písmenom I (intenzita) a jednotkou je ampér [A]. Elektrický prúd meriame ampérmetrom. V rádiotechnike sa častejšie používajú menšie hodnoty:

1 mA (miliampér) = 0,001 A

1 μA (mikroampér) = 0,001 mA = 0,000 001 A

Napätie označujeme ako U a jednotkou je volt [V]. Elektrické napätie meriame voltmetrom. Používajú sa aj násobky a zlomky:

1 kV (kilovolt) = 1 000 V

1 mV (milivolt) = 0,001 V

1 μV (mikrovolt) = 0,001 mV = 0,000 001 V

Odpor označujeme ako rezistenciu R a jednotkou je ohm (čítaj „óm“) [Ω]. Jednotka ohm je používaná aj pre impedanciu Z. Elektrický odpor meriame ohmetrom. Bežne sa používajú zlomky a násobky:

1 mΩ (miliohm) = 0,001 Ω

1 kΩ (kiloohm) = 1 000 Ω

1 MΩ (megaohm) = 1 000 kΩ = 1 000 000 Ω

Ohmov zákon

Medzi napätím, prúdom a odporom platí závislosť, zvaná Ohmov zákon. Ak poznáme dve veličiny, ľahko vypočítame tretiu. Podľa prvého vzorca sa napätie rovná súčinu prúdu a odporu. Ďalej sú vzorce pre výpočet prúdu a odporu z ostatných veličín.

U = I . R I = U / R R = U / I

Obr. 2. Elektrický obvod

Elektrický výkon

Elektrický výkon je množstvo energie dodanej zdrojom. Najjednoduchšie ho vypočítame zo vzťahu:

P = U . I

kde výkon P vyjadrujeme vo wattoch, napätie U udávame vo voltoch a prúd I v ampéroch. Nesmieme si výkon mýliť s príkonom, ktorý je vždy vyšší ako výkon.

Jednotka watt

Elektrický výkon sa udáva vo wattoch [W], ale bežné sú aj násobky a zlomky:

1 kW (kilowatt) = 1000 W

1 MW (megawatt) = 1 000 kW = 1 000 000 W

1 mW (miliwatt) = 0,001 W

1 μW (mikrowatt) = 0,000 001 W

1.2 Zdroje napätia

Batéria a sieť

Elektrickú energiu získavame zo zdrojov, ktoré môžu dodávať energiu v rôznych formách a rôzneho pôvodu.

Najbežnejším zdrojom energie je rozvodná sieť dostupná v bytových zásuvkách. V zásuvkách je striedavé napätie, charakterizované veľkosťou U = 230 V (bežne sa ešte používa aj stará hodnota 220 V) a frekvenciou 50 Hz. Toto sú veličiny charakteristické pre Európu. V USA a niektorých iných krajinách sa používa frekvencia 60 Hz. Rovnako sa líšia aj hodnoty napätia v sieti. V USA je 115 V, vyskytujú sa aj hodnoty 110 V alebo 120 V. Je veľmi dôležité, aby bol spotrebič pripájaný na menovité napätie. Pritom odchýlka 10% je bežne tolerovaná, ale napríklad pripojením spotrebiča určeného na 115 V na sieť 230 V dôjde takmer stopercentne k jeho zničeniu alebo vážnemu poškodeniu.

V prenosných spotrebičoch sa používajú batérie. Tieto sú zdrojom jednosmerného napätia. Batéria sa skladá z viacerých, najmenej dvoch článkov. Články vyrábajú elektrickú energiu na základe chemickej reakcie. Môžu byť primárne, ktoré sa nedajú nabíjať a majú napätie jedného článku 1,5 V (líthiové 3 V). Po spotrebovaní energie sú takéto články už nepoužiteľné. Ďalším druhom jednosmerných článkov sú takzvané sekundárne články – akumulátory. Akumulátory musíme pre použitím nabiť, teda musíme do nich dodať energiu, obvykle asi 140 % z využiteľnej energie akumulátora. Akumulátory delíme na olovené (Pb), ktoré majú v nabitom stave 2,2 V na článok. Ako elektrolyt v týchto akumulátoroch je kyselina sírová v určitej koncentrácii vo forme tekutiny alebo gélu. Elektródy sú tvorené olovenými zlúčeninami. Alkalické akumulátory používajú ako elektrolyt hydroxid draselný, opäť vo forme tekutiny alebo častejšie gélu. Napätie jedného alkalického článku je 1,2 až 1,3 V podľa použitých elektród. Najstaršie alkalické akumulátory sú oceľovo-niklové (NiFe), dnes už prakticky nepoužívané, potom sa začali používať niklo-kadmiové (NiCd), ďalej liónové a najnovšie metalhydridové. Posledné dva menované typy majú inú konštrukciu ako pôvodné. Najzriedkavejšími akumulátormi sú striebrozinkové (AgZn), ktoré majú 1,5 V na článok, ale sú veľmi drahé, chúlostivé na nabíjanie a majú pomerne krátku životnosť. Životnosť sa udáva v cykloch, teda koľko nabití a vybití akumulátor znesie. Pri olovených je to až do 1500 cyklov, NiFe okolo 800 a striebrozinkové okolo 300. Ďalším charakteristickým údajom pre články je ampérhodinová kapacita Ah (mAh), udávajúca, koľko ampérov (mmiliampérov) je článok schopný dodať v priebehu jednej hodiny, kým jeho napätie poklesne na určitú minimálnu hodnotu. Akumulátory je nutné skladovať v nabitom stave.

Obr. 3. Články jednosmerného napätia

1.3 Rádiové vlny

Rádiové vlny ako elektromagnetické vlny

Rádiové vlny používané na komunikáciu sú elektromagnetickým vlnením. Preto označenia rádiové a elektromagnetické vlnenie sú vlastne rovnocenné. Okolo statického náboja existuje elektrostatické pole. Ak sa bude náboj pohybovať konštantnou rýchlosťou, v jeho okolí zistíme prítomnosť elektrostatického, ale aj statického elektromagnetického poľa. Pokiaľ sa bude náboj pohybovať so zrýchlením, spomalením, alebo bude kmitať okolo nejakej polohy, zistíme, že elektrické aj magnetické pole sa budú meniť. Takýmto spôsobom sa môže šíriť energia priestorom vo forme rýchlo sa meniaceho elektromagnetického poľa, ktoré nepotrebuje priame spojenie medzi miestom jeho vzniku a miestom, na ktoré dorazí. Aby v priestore mohlo existovať elektromagnetické pole, je bezpodmienečne nutné, aby v priestore existovalo také miesto, v ktorom sa mení v čase hustota nábojov alebo hustota elektrického prúdu. Zjednodušene môžeme povedať, že okolo vodiča, ktorým preteká striedavý elektrický prúd, vzniká striedavé magnetické a striedavé elektrické pole. Obe polia sa šíria všetkými smermi rýchlosťou svetla (300 000 km/s). Elektrické a magnetické pole nazývame spoločným názvom – elektromagnetické pole.

Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn a pomer frekvencie a vlnovej dĺžky

Ako sme už spomenuli, rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn je 300 000 km za sekundu. Vzdialenosť prvého a posledného uzla vo vákuu a prakticky aj vo vzduchu sa nazýva vlnovou dĺžkou. Vlnovú dĺžku v metroch, označovanú ako lambda λ, vypočítame, ak rýchlosť šírenia vĺn vydelíme frekvenciou. Z toho vyplýva vzorec:

λ = 300 000 000 / f [m; Hz]

Pre rádiové vlny sa používa vzorec:

λ = 300 / f [m; MHz]

V tomto vzorci je frekvencia udávaná v MHz a vlnová dĺžka vychádza v metroch.

Polarizácia

Podľa toho akým smerom je vyžarované elektromagnetické vlnenie, hovoríme o polarizácii. Pritom smerodatným je smer, akým je orientovaný vodič, ktorý elektromagnetické vlnenie vyžaruje. Ak je tento vodič orientovaný zvisle, hovoríme o vetikálnej polarizácii, ak vodorovne, hovoríme o horizontálnej polarizácii. Existuje ešte aj kruhová polarizácia, ktorá môže byť pravotočivá alebo ľavotočivá. Polarizácia má vplyv na šírenie rádiových vĺn.

Frekvencia a jednotka hertz

Pre elektromagnetické vlny je charakteristickým prvkom frekvencia označovaná f, teda počet kmitov za sekundu. Uvažujeme tu s kmitom, ktorý začína na nulovej hodnote (prvý uzol), dosiahne maximálnu kladnú hodnotu, prejde opäť cez nulu na maximálnu zápornú hodnotu a vráti sa na nulu (posledný uzol). Samozrejme, poradie dosiahnutia maxím môže byť aj opačné. Frekvenciu udávame v hertzoch a označenie je [Hz].

Obr. 4. Priebeh kmitu

1.4 Nízkofrekvenčné a digitálne signály

Nízkofrekvenčný signál

Zvukový počuteľný signál je označovaný ako nízkofrekvenčný, v angličtine AF (audio frequency). Základný rozsah je od 20 Hz do 20 kHz. Tento rozsah však nepočujú všetci ľudia a pre komunikáciu rečou sa využíva najčastejšie pásmo 300 až 3100 Hz, dokonca dostatočne zrozumiteľný a v amatérskych podmienkach najčastejší je rozsah 300 až 2700 Hz. Veľmi dôležitým parametrom je, že tento signál je analógový (spojitý) a dosahuje rôzne úrovne spolu s rôznymi frekvenciami. Analógový signál je dosť citlivý na rušenie.

Obr. 5. Priebeh analógového signálu

Digitálny signál

Digitálny signál nie je, na rozdiel od analógového, spojitý, ale dosahuje presne definované úrovne, najčastejšie dve. Jednu označujeme ako logickú nulu a druhú ako logickú jednotku. Aj analógový signál je možné zmeniť na číslicový, ale zariadenie má pomerne komplikovanú funkciu. Najjednoduchším digitálnym signálom používaným v komunikácii je telegrafná abeceda (morzeovka), pri ktorej je pri stlačení telegrafného kľúča vysielaný signál a pri uvoľnení kľúča signál nie je vysielaný. Výhodou číslicového signálu je, že je pomerne odolný voči rušeniu. Je to spôsobené tým, že je jednoduchšie zistiť, či signál je prítomný alebo nie, ako zisťovať prítomnosť a aj veľkosť signálu.

Obr. 6. Priebeh číslicového signálu

1.5 Modulované signály

Aby sme mohli rádiovými vlnami prenášať informáciu, musíme ju namodulovať na rádiovú frekvenciu. Tejto rádiovej frekvencii hovoríme nosná vlna, lebo pomocou nej prenášame informáciu. Rádiové frekvencie uvažujeme bežne nad 20 kHz, ale na komunikáciu sa používajú aj frekvencie nižšie. Pomerne bežné sú frekvencie od 9 kHz, ktoré sú používané pre komunikáciu a navigáciu na veľké vzdialenosti a dokonca aj pod vodnou hladinou. Ako vidíme, väčšinu rádiových frekvencií nie sme schopní registrovať svojimi zmyslami. Preto na rádiovú frekvenciu vhodným spôsobom „nanesieme“ (namodulujeme) prenášanú informáciu. Pre jej spracovanie po prenose je nutná demodulácia. Pre demodulovaní takejto modulácie je nutné nejakým spôsobom previesť nepočuteľnú nosnú vlnu do počuteľného pásma. O toto sa stará demodulátor.

Amplitúdová modulácia

Amplitúdová modulácia (AM) je najjednoduchším ovplyvňovaním rádiovej, nosnej vlny. AM sa používa na prenos počuteľných signálov najdlhšie. Amplitúdovou sa nazýva preto, lebo moduláciou ovplyvňujeme veľkosť nosnej vlny, ktorá sa mení v závislosti od veľkosti prenášaného, modulačného signálu. Modulácia sa uskutočňuje v modulátore a na jeho výstupe sa objavuje nosná vlna f1 a dve postranné pásma definované ako f1 + f2 a f1 – f2, pričom f2 je modulačná frekvencia (modulačný signál). Rozloženie týchto postranných pásiem pri rôznych moduláciách si vysvetlíme ďalej. Najjednoduchšou AM je telegrafná prevádzka označovaná aj CW, lebo iba prerušujeme nosnú vlnu.

Obr. 7. Amplitúdová modulácia – časový priebeh

Modulácia s jedným postranným pásmom SSB

SSB je dovodené z anglického Single Side Band (jedno postranné pásmo) je zvláštnym druhom AM, pri ktorom sa prenáša iba jedno ľubovoľné postranné pásmo. Druhé postranné pásmo a nosná vlna sú potlačené. Výhodou SSB je väčšia odolnosť voči rušeniu ako pri AM a tiež asi 4-krát väčšia účinnosť prenosu ako pri AM. SSB vyžaduje zložitejší demodulátor ako AM.

Obr. 8. SSB modulácia – časový priebeh

Frekvenčná modulácia

Frekvenčná (nesprávne kmitočtová) modulácia (FM) si, na rozdiel od AM, zachováva amplitúdu (veľkosť) nosnej vlny, ale modulácia sa realizuje zmenou frekvencie tejto nosnej vlny. Výhodou je jednoduché obvodové riešenie vysielačov aj prijímačov, ale nevýhodou je väčšia šírka pásma zabratá takouto moduláciou. V amatérskych podmienkach zaberá FM okolo 10 kHz, pri rozhlasových staniciach až 200 kHz.

Obr. 9. Frekvenčná modulácia – časový priebeh

Nosná frekvencia, postranné pásma, šírka pásma

Už pri amplitúdovej moduácii sme si spomenuli nosnú vlnu a postranné pásma. Pri AM sú postranné pásma dve a ich hranice sú dané najnižšou a najvyššou prenášanou, modulačnou frekvenciou. Ak si uvedomíme, že ide vlastne o už spomínaný vzťah f1 + f2 a f1 – f2, sú pri CW postranné pásma vzdialené od nosnej o frekvenciu zodpovedajúcu polovičnej rýchlosti kľúčovania, teda sú veľmi blízko. Pri klasickej AM, kde prenášame ako najvyššiu frekvenciu napr. 3 kHz, budú vonkajšie hranice postranných pásiem vzdialené o 3 kHz, teda stanica bude zaberať celkom 6 kHz zo spektra signálu.

Obr. 10. Spektrum AM signálu

Pri SSB, kde prenášame iba jedno postranné pásmo, je šírka zabraná stanicou daná rozdielom najvyššej a najnižšej modulačnej frekvencie. Pri hovorovom pásme 300 až 3000 Hz je šírka pásma 2700 Hz, teda trochu menej ako polovica pásma AM stanice.

Obr. 11. Spektrum SSB signálu

Frekvenčná modulácia nemá jednoznačne vyjadrené postranné pásma, lebo sa mení frekvencia a nie amplitúda nosnej vlny v závislosti od modulačnej frekvencie a jej veľkosti. Objavujú sa však násobky rýchlosti zmeny nosnej frekvencie, preto je zaberaná šírka pásma asi trikrát väčšia ako je základná zmena frekvencie, označovaná ako zdvih, daná amplitúdou modulačnej frekvencie.

Obr. 12. Spektrum FM signálu

1.6 Výkon

Jednosmerný príkon a vysokofrekvenčný výstupný výkon

Pri zosilňovaní modulovaných signálov v koncových stupňoch sa používajú dve charakteristické veličiny – jednosmerný príkon a vysokofrekvenčný výstupný výkon.

Jednosmerný príkon je daný súčinom napájacieho napätia a odoberaného prúdu. Platí tu základný vzorec:

P = U . I [W; V, A]

Vysokofrekvenčný výstupný výkon je výkon, ktorý odvádzame do antény. Je vždy menší ako príkon, bežne asi polovičný. Jeho veľkosť závisí od druhu koncového stupňa a jeho pracovného bodu. Účinnosť koncového stupňa v percentách sa vypočíta podľa vzorca:

Účinnosť = (Pout / Pin) . 100 [%; W, W]

KAPITOLA 2 – SÚČIASTKY

2.1 Rezistor

Prvou súčiastkou, ktorej sa budeme venovať, je rezistor. Nesprávne, ale častejšie, je nazývaný aj odpor. Rezistor je názov súčiastky a odpor je jeho vlastnosť. Rezistor bráni prietoku prúdu. Rezistor kladie rovnaký odpor prietoku jednosmerného aj striedavého prúdu. Konštrukčne delíme rezistory na pevné, nastaviteľné nástrojom (trimre) a nastaviteľné bez nástroja (potenciometre). Ďalšie delenie je podľa použitého odporového materiálu a spôsobu jeho nanesenia na izolačnú kostričku – vrstvové, hmotové a drôtové rezistory. Označenie v schémach je R.

Odpor

Ako sme už spomenuli, odpor je vlastnosť súčiastky. Odpor závisí od merného odporu materiálu ρ, dĺžky odporovej dráhy l a prierezu odporovej dráhy S. Pre výpočet platí vzťah:

R = ρ . (l / S)

Dĺžku a prierez dosadzujeme v metroch, ρ je materiálová konštanta uvádzaná v tabuľkách.

Obr. 13.Rezistor

Jednotka ohm

Jednotkou odporu je ohm [Ω] (čítaj óm). Jednotka je pomenovaná po objaviteľovi Ohmovho zákona. Namiesto označenia gréckym písmenom Ω (omega) sa bežne používa R. Vyššie násobky hodnoty sú:

1k (kiloóm) = 1 000 R

1M (megaóm) = 1 000 k = 1 000 000 R

Hodnoty odporov sú udávané v rade vybraných hodnôt. Najčastejšie používaným je rad E12 s hodnotami 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2 10 a ich desiatkovými násobkami.

Stratový výkon

Pri prietoku prúdu odporom dochádza k zohrievaniu rezistora. Pri neprimeranom zahriatí môže prísť k jeho zničeniu. Preto sa pri rezistoroch okrem hodnoty odporu udáva aj stratový výkon. Je to výkon, ktorý je rezistor schopný vyžiariť do okolia bez poškodenia a zmeny parametrov. Udáva sa vo W (wattoch). Napríklad 100R / 2 W.

Obr. 14. Ukážky rezistorov

Farebné označenie

Hodnoty odporu je možné označovať písomne, ale v súčasnosti sa častejšie používajú farebné pásiky na tele rezistora. Používa sa skupina štyroch alebo piatich pásikov. Pri štyroch pásikoch prvé dva vyjadrujú číslice hodnoty a tretí pásik počet núl za týmito číslicami. Štvrtý pásik udáva toleranciu. Pri 5-pásikovom kóde prvé tri pásiky udávajú číslice, štvrtý pásik znamená počet núl a piaty pásik toleranciu. 5-pásikový kód sa používa pre presné rezistory.

Obr. 15. Farebný kód

Rezistory v sériovom a paralelnom zapojení

Rezistory je možné zapájať sériovo (za sebou) alebo paralelne (vedľa seba). Výsledná hodnota je pri sériovom radení daná súčtom hodnôt.

R = R1 + R2 + ... + Rn

Pri paralelnom radení je prevrátená hodnota výsledku rovná súčtu prevrátených hodnôt všetkých rezistorov.

1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

Obr. 16. Sériové a paralelné radenie rezistorov

2.2 Kondenzátor

Kondenzátor je ďalšou základnou súčiastkou. Skladá sa z dvoch elektród oddelených izolačnou vrstvou – dielektrikom. Tým, že elektródy sú od seba odizolované, znemožňuje prietok jednosmerného prúdu. Pri pripojení na vyššie napätie ako je izolačná pevnosť dielektrika dochádza k prierazu – zničeniu kondenzátora. Preto je doporučené pripájať na kondenzátor napätie do 80 % napätia udaného na kondenzátore. Striedavý signál dokáže cez kondenzátor prejsť v závislosti od frekvencie. Pri konštantnej kapacite kladie kondenzátor nižším frekvenciám vyšší odpor a vyšším nižší odpor. Tomuto odporu hovoríme kapacitný odpor a označuje sa ako X_C.

Obr. 17. Princíp kondenzátora

Kapacita

Vlastnosťou kondenzátora je kapacita, teda schopnosť hromadiť elektrický náboj a tým aj energiu. Kapacita je spolu s údajom o pracovnom napätí základným údajom udávaným na kondenzátore, najčastejšie v písomnej podobe. Kapacita kondenzátora závisí priamo úmerne od plochy elektród a nepriamo úmerne od ich vzdialenosti. Ďalej je tu vplyv dielektrickej konštanty ε_r. Najmenšiu konštantu má vákuum, takmer rovnakú má aj vzduch. Ostatné dielektriká majú vyššiu konštantu. Nevýhodou pevných dielektrík je stratový uhol a teplotná závislosť.

Jednotka farad

Už sme spomínali, že kondenzátor má určitú kapacitu. Tá sa udáva vo faradoch [F], ale je to jednotka pomerne veľká, preto sa v praxi používajú jednotky menšie:

1 F = 1 000 000 000 000 pF (pikofarad)

1F = 1 000 000 000 nF (nanofarad)

1F = 1 000 000 μF (mikrofarad, v starších schémach je označovaný aj ako M)

1F = 1 000 mF (milifarad)

Použitie pevných a premenlivých kondenzátorov a ich typy

Kondenzátory používame ako oddeľovacie – na jednosmerné oddelenie obvodov, v napájacích obvodoch zase schopnosť zhromažďovania energie využívame na filtrovanie napájania. Ďalej sa kondenzátory používajú v rezonančných obvodoch. Vo vysokofrekvenčných rezonančných obvodoch sa používajú nastaviteľné kondenzátory so vzduchovým, keramickým a plastovým dielektrikom. V iných prípadoch sa používajú pevné kondenzátory s keramickým, sľudovým a plastovým dielektrikom. Tieto sa používajú ako ladiace aj blokovacie kondenzátory. V nízkofrekvenčných obvodoch sa používajú hlavne plastové a elektrolytické kondenzátory.

Obr. 18. Ukážky kondenzátorov

Kondenzátory v sériovom a paralelnom zapojení

V prípade kapacít radených sériovo, výsledná kapacita klesá tak ako pri paralelne radených odporoch, je to ekvivalent zvyšovania hrúbky dielektrika. Pri paralelne radených kondenzátoroch kapacita rastie ako súčet kapacít, ako keby sme zväčšovali plochu elektród.

2.3 Cievka

Cievka sú veľmi často používanou elektronickou súčiastkou. V princípe je cievka vytvorená navinutím vodiča. V cievke môže byť vložené jadro. Ak je tvorené plechmi, hovoríme o železnom jadre, takéto cievky sa používajú v nízkofrekvenčných obvodoch. Vo vysokofrekvenčných obvodoch sa používajú cievky s feritovým jadrom vytvoreným spekaním kysličníkov železa, alebo železovým jadrom, vtedy sú kysličníky železa zlepené plastickou hmotou. Špeciálnym prípadom je vzduchová cievka. Táto neobsahuje jadro, je navinutá samonosne alebo na kostričke z izolantu. Podľa usporiadania cievky hovoríme o valcových cievkach, krížových (ak sa vodiče pri vinutí križujú), toroidných, prípadne nastaviteľných nástrojom, alebo aj bez nástroja. Cievka sa správa opačne ako kondenzátor, prepúšťa jednosmerný prúd v závislosti od ohmického odporu vinutia. Nižšie frekvencie prechádzajú cievkou ľahšie, vysoké ťažšie. V schémach označujeme cievky písmenom L.

Obr. 19. Princíp cievky a schematická značka

Vlastnosti cievky sú charakterizované indukčnosťou. Je to vlastnosť brániaca zmene elektrického prúdu v obvode cievky. Pri prietoku prúdu sa jadro cievky magnetizuje. Energia akumulovaná v jadre vyvolá pri odpojení prúdu v cievke prúd opačného smeru ako bol pôvodný.

Cievky sa používajú ako súčasti rezonančných obvodov na výber konkrétnej frekvencie, ako tlmivky na tlmenie prenikania vyšších frekvencií do iných obvodov (napríklad napájacích). Cievky sú aj súčasťou transformátorov.

Pre zapojenie cievok platia rovnaké pravidlá ako pre radenie odporov, vo vzorci miesto označenia R používame označenie induktívneho odporu X_L.

Obr. 20. Ukážky cievok

Jednotka henry

Indukčnosť sa udáva v henry [H]. V praxi sa bežne používajú aj menšie hodnoty:

1 H = 1 000 mH (milihenry)

1H = 1 000 000 μH (mikrohenry)

2.4 Transformátor

Transformátor sa skladá z dvoch a viac cievok, ktoré majú spoločné jadro. Ak do jednej (primárnej) cievky privedieme prúd, jadro sa zmagnetizuje, čo vyvolá indukciu napätia v druhej (sekundárnej) cievke (cievka sa bráni zmene prúdu alebo magnetizácie jadra). Veľkosť napätia indukovaného v druhej cievke je priamo úmerná pomeru počtu závitov.

Obr. 21. Princíp a schéma transformátora

Použitie transformátorov

Najčastejším použitím transformátorov je úprava striedavého napätia na potrebnú veľkosť. Jednosmerný prúd sa nedá transformovať, lebo po privedení na cievku okrem prvotného impulzu nevyvoláva zmeny magnetizácie jadra.

Obr. 22. Ukážky transformátorov

2.5 Dióda

Diódy sú najjednoduchšie polovodičové súčiastky. Polovodičové znamená, že sú vyrobené s použitím polovodičov. Preto patria medzi nelineárne prvky, pri ktorých konštantnej zmene napätia nezodpovedá konštantná zmena pretekajúceho prúdu. Pri dióde dochádza na styku dvoch polovodičov alebo na prechode polovodič - hrot k vytvoreniu polarizovaného prechodu. To znamená, že týmto prechodom preteká prúd iba jedným smerom. Ak na polovodič typu P, alebo hrot pripojíme plus pól zdroja a na druhý vývod mínus pól, diódou bude pretekať prúd. Dióda je zapojená v priepustnom smere. POZOR, nie je prípustné toto skúšať bez rezistora v sérii s diódou, lebo pretekajúci prúd by diódu zničil. Pri opačnom pripojení pólov prúd nepotečie. Ak zapojíme diódu v priepustnom smere a budeme napätie zvyšovať od nuly, pretekajúci prúd bude zo začiatku stúpať veľmi pomaly. Od určitej hodnoty napätia začne prúd narastať veľmi prudko. Hodnote napätia, pri ktorej nastáva tento jav, hovoríme prahové napätie a pri kremíkových diódach sa pohybuje okolo 0,6 až 1 V. V opačnom smere je prúd prakticky nulový až do dosiahnutia prierazného napätia, pri ktorom sa dióda okrem špeciálnych typov (zenerových diód) ničí.

Obr. 23. Princíp a schematické značky diód

Použitie diód

Podľa určenia delíme diódy na usmerňovacie, detekčné (vysokofrekvenčné), zenerove (stabilizačné), kapacitné (varikapy), svietiace LED a ďalšie špeciálne. Usmerňovacie diódy bývajú mohutnejšie, často v kovových púzdrach, aby boli schopné vyžiariť výkon, ktorý sa na nich stráca. Delíme ich podľa prierazného napätia a maximálneho prúdu v priepustnom smere. Detekčné sa používajú na usmerňovanie (detekciu) malých prúdov a vysokofrekvenčných napätí. Prahové napätie býva okolo 0,2 až 0,3 V. Zvláštnym druhom diód, ktoré sa zapájajú v závernom smere, sú kapacitné diódy. Tieto sa používajú ako náhrada ladiaceho kondenzátora. Čím je napätie na dióde vyššie, tým menšia je kapacita prechodu, samozrejme v určitom rozpätí hodnôt daných výrobcom. Pri minimálnom napätí je kapacita maximálna. V závernom smere sa zapájajú aj stabilizačné diódy. Tieto majú záverné prierazné napätie s veľkosťou podľa typu. Toto napätie udržiavajú v určitom rozsahu záverného prúdu na konštantnej úrovni, stabilizujú napätie. LED diódy slúžia ako zdroje svetla, kontrolky a pod.

Usmerňovacia dióda, zenerova dióda

Ako sme už uviedli, diódy sa používajú na usmerňovanie striedavého prúdu. Usmerňovanie prebieha tak, že dióda prepúšťa prúd iba jedným smerom, to značí, prepúšťa iba kladnú polvlnu. Na schéme máme nakreslený najjednoduchší jednocestný usmerňovač. Na jeho výstupe sú iba kladné polvlny a namiesto záporných polvĺn je pauza. Zložitejšie usmerňovače používajú viac diód a na výstupe dávajú napätie bez medzier.

Na stabilizáciu napätia sa používajú stabilizačné – zenerove diódy. Využíva sa pri nich vlastnosť diód vyrobených zvláštnou technológiou, že napätie na dióde v závernom smere je v určitom rozsahu prúdov udržiavané na prakticky rovnakej úrovni. Rezistor medzi nestabilizovaným a stabilizovaným napätím je pracovným rezistorom, na ktorom nastáva úbytok napätia. Jeho hodnota sa počíta podľa maximálneho prúdu odoberaného zo stabilizátora a najnižšieho nestabilizovaného napätia. Pri maximálnom nestabilizovanom napätí a minimálnom odbere nesmie týmto rezistorom tiecť väčší prúd ako je dovolený prúd pre zenerovu diódu.

Obr. 24. Použitie diód

Obr. 25. Ukážky diód

2.6 Tranzistor

Tranzistor je aktívnym polovodičovým prvkom. Aktívny znamená, že je schopný zosilňovať vstupný signál podľa zapojenia napäťovo, prúdovo a najčastejšie je používaný ako výkonový zosilňovač. Základnými typmi tranzistorov sú bipolárne tranzistory vyrobené z troch vrstiev, dvoch typov polovodičov – typu P a typu N. Podľa toho sa tranzistory označujú PNP alebo NPN. Schematické značky a označenie vývodov sú na obr. 26. Bipolárne tranzistory vyžadujú pre svoju činnosť budenie určitým, aj keď iba malým výkonom. Na obrázku sú aj tranzistory typu FET a MOSFET. V prípade týchto tranzistorov ide o technológiu, pri ktorej je prúd tranzistora ovládaný iba napätím a základom je polovodič jediného typu. Riadiaca elektróda je oddelená v závernom smere polarizovaným prechodom PN v prípade tranzistora FET, alebo kysličníkom kremíka v prípade tranzistora MOSFET. Tranzistory sa líšia podľa spracovávaných výkonov, frekvencií, pracovných napätí a prúdov.

Obr. 26. Princíp a schematické značky tranzistora

Použitie tranzistora ako zosilňovač alebo oscilátor

Základným zapojením tranzistora ako zosilňovača je zapojenie so spoločným emitorom. Pri tomto zapojení je emitor spoločný pre vstupný aj výstupný signál. Používajú sa ešte zapojenia so spoločnou bázou a spoločným kolektorom, ale zriedkavejšie. Funkciu zosilňovača si vysvetlíme na najjednoduchšom zapojení so spoločným emitorom. V zapojení je použitý tranzistor NPN (memotechnická pomôcka: „NPN – šípka ven“; je tam gramatická chyba, ale ľahšie sa to pamätá). Medzi plus pólom napájania a bázou je zapojený rezitor Rb a signál odoberáme z kolektorového rezistora Rc medzi kolektorom a emitorom. Tranzistor má nastavený pracovný bod podľa údajov výrobcu tak, aby kolektorom tiekol odporúčaný prúd napr. 10 mA. Ak je prúdový zosilňovací činiteľ 500 (bežná hodnota nízkoferkvenčných tranzistorov), do báze má tiecť prúd 500x menší ako je prúd kolektora, teda 0,02 mA. Rb vypočítame pomocou Ohmovho zákona ako Rb = (Ub – 0,7) / 0,02. Keďže sme dosadili hodnotu v mA, výsledná hodnota je v kΩ. Ub je napájacie napätie (napr. 9 V), od neho odpočítavame napätie Ube, ktoré je pri kremíkových tranzistoroch okolo 0,7 V. Cez oddeľovací kondenzátor C privádzame budiaci signál, ktorý sa pri kladnej polvlne sčítava a tým zväčšuje prúd do bázy. Zväčšenie prúdu bázy sa 500x viac prejaví v prúde kolektora a to vyvolá väčší úbytok na Rc a tým poklesne napätie Uce. Pri opačnej, zápornej polvlne prúd bázy klesne, a tým stúpne Uce. Z uvedeného vyplýva, že na výstupe je fáza signálu obrátená o 180^o, kladnej polvlne na vstupe zodpovedá záporná na výstupe. Pri zapojeniach so spoločnou bázou a spoločným kolektorom sa fáza signálu na výstupe nemení.

Obr. 27. Tranzistor ako zosilňovač

Oscilátor je zapojenie, ktoré vyrába netlmené kmity, teda nejakú konkrétnu frekvenciu. Frekvencia je daná rezonančnou frekvenciou paralelného obvodu L₁, C_L. Vlastnosti rezonančných obvodov si vysvetlíme neskôr. Pri zapnutí napájania sa nábeh kolektorového prúdu prenesie z L₁ do L₂, pričom tieto sú zapojené tak, aby fáza signálu na báze bola otočená o 180^o oproti signálu v kolektore, ktorý je už zosilnený. Tento zosilnený signál sa znovu prenáša na bázu a vytvára tak kmity. Ak namiesto C zapojíme kryštálový rezonátor, tento bude stabilizovať pracovnú frekvenciu.

Obr. 28. Tranzistor ako oscilátor

Obr. 29. Ukážky tranzistorov

KAPITOLA 3 – OBVODY

3.1 Ladené obvody

Ladené obvody sú tvorené spojením cievky a kondenzátora. Pre výpočet rezonančnej frekvencie sa používa Thomsonov vzorec. Jeho upravená verzia pre výpočet vysokofrekvenčných obvodov je jednoduchá:

fo = 159 / √LC [MHz; μH, pF]

fo je rezonančná frekvencia v MHz, L je v μH a C je v pF. Ak dosadíme hodnotu cievky L v H a kondenzátora C v μF, frekvencia je v Hz. Vzorce platia pre paralelný aj sériový rezonančný obvod.

Funkcia paralelného a sérioveho ladeného obvodu

Paralelný rezonančný obvod je tvorený paralelným zapojením cievky a kondenzátora. Opačnými vlastnosťami cievky a kondenzátora vzniká pri rezonancii taký stav, že rezonančný obvod sa správa ako odpor s veľmi vysokou hodnotou, a preto je na ňom maximálny úbytok napätia. Ak meníme privádzanú frekvenciu na ktorúkoľvek stranu od rezonančnej, odpor a tým aj napätie klesá. Pri sériovom zapojení je v rezonancii minimálny odpor a tým aj úbytok. Pri zmene frekvencie odpor a tým aj úbytok stúpa. Rezonančné obvody sa používajú na výber vhodnej frekvencie v prijímačoch aj vysielačoch.

Obr. 30. Ladené obvody

3.2 Filtre

Filtre sú jedny z najdôležitejších obvodov slúžiacich na spracovanie signálu. Zabezpečujú oddelenie časti frekvenčného spektra tak, že v určitej časti spektra prenášajú signál s minimálnym tlmením a vo zvyšnej časti s veľkým tlmením. Základnými zapojeniami filtra sú obvody T a π (pí). Označenie vychádza z podoby písmen s rozložením súčiastok.

Dolný priepust, horný priepust, pásmový priepust a pásmová zádrž

Dolný priepust prepúšťa s minimálnym tlmením frekvencie od nuly až po hraničnú frekvenciu. Od tejto frekvencie rastie útlm signálu. Základom filtrov je kombinácia cievok a kondenzátorov. Výpočet filtra je pomerne komplikovaný a hodnoty súčiastok sú ovplyvňované aj zakončovacími impedanciami.

Horný priepust prepúšťa s minimálnym útlmom od hraničnej frekvencie teoreticky do nekonečna. Od nuly až po hraničnú frekvenciu má horný priepust veľký útlm.

Obr. 31. Zapojenia dolnej a hornej priepuste

Kombináciou priepustov je možné získať pásmový priepust alebo zádrž. Priepust prepúšťa frekvenčné pásmo od dolnej frekvencie po hornú frekvenciu. Pásmová zádrž zase bráni prenosu frekvencií od dolnej po hornú. Využívajú sa na zabránenie vyžarovania nežiaducich frekvencií alebo na výber určitého požadovaného úseku z frekvenčného pásma. Pri prísnejších požiadavkách, ktoré nie je schopný splniť jeden stupeň, je možné tieto stupne radiť za sebou.

Obr. 32. Pásmový priepust a zádrž

KAPITOLA 4 – PRIJÍMAČE

Prijímače sú zariadenia určené na spracovanie rádiového signálu z antény na počuteľný (sluchový príjem), viditeľný (televízia) alebo dátový (digitálne módy) signál. Prijímač má mať citlivosť, aby dokázal spracovať aj najslabšie signály, selektivitu, aby dokázal vybrať jeden žiadaný signál z rušenia, stabilitu, aby ho nebolo treba dolaďovať a tiež vysokú odolnosť proti silným signálom, aby silný signál nepotláčal slabý. Tieto požiadavky sú rozporné a je veľmi ťažké splniť všetky, preto každý prijímač je vlastne kompromisom požiadaviek.

4.1 Typy prijímačov

Priamozosilňujúci prijímač

Najednoduchším prijímačom je priamozosilňujúci prijímač. Tento spracováva prijímaný signál bez frekvenčných úprav. Najčastejšie ide o spätnoväzobný audión, ktorý spätnou väzbou získava citlivosť a selektivitu a zároveň zabezpečuje detekciu prijímaného signálu. Okrem audiónu môže mať jeden alebo niekoľko stupňov vysokofrekvenčného a nízkofrekvenčného zosilnenia. Je vhodný na príjem AM a CW. Nevýhodou je, že citlivosť aj selektivita klesajú s prijímanou frekvenciu takmer lineárne. Z toho vyplýva, že ak sa prijímaná frekvencia zvýši napríklad trikrát, citlivosť aj selektivita klesnú tiež trikrát. Preto sa hodí iba na nižšie frekvencie. Prakticky sa používal v amatérskej praxi do konca 50-tych rokov 20. storočia. Bloková schéma je na obrázku 33.

Obr. 33. Princíp priamozosilňujúceho prijímača

Priamozmiešavajúci prijímač

Priamozmiešavajúci prijímač je tiež veľmi jednoduchým prijímačom vhodným na príjem CW a SSB. Citlivosť aj selektivita sú zabezpečované nízkofrekvenčným zosilňovačom. Demodulácia sa uskutočňuje zmiešavaním signálu oscilátora s prijímaným signálom. Používa sa hlavne v jednoduchých zariadeniach.

Obr. 34. Priamozmiešavajúci prijímač

Jednoduchý superheterodyn

Superheterodyn, bežne nazývaný aj superhet, je v súčasnosti najčastejším typom prijímača. Signál z antény sa zmiešava zo signálom oscilátora tak, aby sa na výstupe zmiešavača objavil pomocný, tzv. medzifrekvenčný signál, ktorý je spracovávaný v medzifekvenčnom zosilňovači. Tento zabezpečuje najväčšiu časť selektivity a citlivosti. Za medzifrekvenčným zosilňovačom nasleduje detektor a nízkofrekvenčný zosilňovač.

Obr. 35. Princíp superhetu

4.2 Blokové schémy

V ďalšom si preberieme blokové schémy prijímačov pre jednotlivé druhy prevádzky používané v rádioamatérskej praxi. Budeme tu uvažovať už iba zapojenia so superheterodynom.

CW prijímač (A1A)

Začneme najstarším druhom prevádzky, ktorým je CW, teda telegrafia so sluchovým príjmom.

Obr. 36. Bloková schéma CW prijímača

Prijímaný, nemodulovaný signál f1 prichádza cez vstupný zosilňovač na zmiešavač, tu sa zmieša so signálom z laditeľného oscilátora (VFO), pričom vzniknú dve základné frekvencie (f1+f2) a (f2–f1) = f3, ktorú ďalej cez medzifrekvenčný filter vedieme na medzifrekvenčný zosilňovač. Medzifrekvenčný filter nám zabezpečuje selektivitu, bežne 500 Hz. Po dostatočnom zosilnení v mf zosilňovači ide signál do detektora. Detektor je v podstate ďalším zmiešavačom a zabezpečuje vznik počuteľného signálu z nemodulovaného signálu a signálu zo záznejového oscilátora (BFO), ktorý môžeme naladiť bežne o ±3 kHz od mf signálu. Robí sa to preto, aby sme na výstupe detektora získali tón, ktorý nám vyhovuje pre príjem. Tento tón je ďalej zosilnený v nízkofrekvenčnom zosilňovači.

AM prijímač (A3E)

Najjednoduchším prijímačom je prijímač pre amplitúdovú moduláciu. AM sa v súčasnosti používa iba v rozhlasových pásmach dlhých, stredných a krátkych vĺn a v leteckej prevádzke. Je to spôsobené tým, že AM je najmenej odolná voči rušeniu a má aj malú energetickú účinnosť.

Až po detektor je funkcia rovnaká ako pri CW prijímači. MF filter má väčšiu šírku pásma (6 až 10 kHz). Za mf zosilňovačom nasleduje jednoduchý, najčastejšie diódový detektor, z ktorého odoberáme signál do nf zosilňovača a zároveň aj jednosmerné napätie úmerné veľkosti signálu, ktoré využívame na automatické vyrovnávanie citlivosti AVC. AVC zabezpečuje, že ak sa mení sila signálu na vstupe prijímača, na jeho výstupe kolíše sila signálu iba veľmi málo. Bežné je, že ak sa zmení vstupný signál stokrát, výstupný sa zmení iba dvakrát.

Obr.37. Bloková schéma AM prijímača

SSB prijímač (J3E)

SSB je najmodernejším používaným druhom prevádzky na amatérskych pásmach. Pre príjem SSB je možné použiť aj prijímač určený pre CW, ak má dostatočnú šírku pásma (2,4 až 3 kHz). Staršie prijímače pre CW používajú diódový detektor, ktorý je chúlostivý na úrovne signálov a pre SSB nie sú veľmi vhodné pre zložitejšiu obsluhu. Preto sa pre SSB používajú zmiešavacie detektory, nazývané aj produkt detektory. Záznejový oscilátor je potrebný na nahradenie chýbajúcej nosnej vlny a prepína sa podľa prijímaného postranného pásma približne o 1,5 kHz nad (pri LSB) alebo pod (pri USB) stredom filtra. V zložitejších prijímačoch sa používajú dva filtre. Jeden je pre LSB a druhý pre USB, pričom BFO sa neprepína a je naladené do stredu medzi oboma filtrami.

Obr. 38. Bloková schéma SSB prijímača

FM prijímač (F3E)

Frekvenčná modulácia sa používa najmä pre kanálovú prevádzku v pásmach VKV. Preto sa aj oscilátor najčastejšie neprelaďuje plynulo, ale krokovo. Prijímače sú často riešené s dvojitým zmešavaním. Dôvodom je, že dosiahnuť dobrú selektivitu, a hlavne dobrú účinnosť detektora je možné iba na nízkych hodnotách medzifrekvencie, asi do 1 MHz. Pre dosiahnutie dobrej zrkadlovej selektivity (minimalizácia nežiaducich príjmov) je zase potrebná čo najvyššia hodnota. Preto sa volia dve hodnoty medzifrekvencie s tým, že prvá mf je pomerne vysoká, napr. 10,7 MHz, a druhá mf je okolo 450 kHz. Zmena z jednej mf na druhú sa uskutočňuje v druhom zmiešavači. Oscilátor pri druhom zmiešavači býva najčastejšie riadený kryštálom. MF zosilňovače pracujú s neriadeným maximálnym ziskom. Ako detektory sa používajú rôzne zapojenia, v súčasnosti najčastejšie integrované do integrovaných obvodov spolu s druhým mf zosilňovačom. Keďže mf zosilňovače pracujú s plným ziskom, FM signál nie je chúlostivý na zmeny amplitúdy vstupného signálu ani na amplitúdové poruchy vznikajúce napr. iskrením motorov. Vlastný šum prijímača bez signálu odstraňuje umlčovač šumu.

Obr. 39. Bloková schéma FM prijímača

4.3 Činnosť a funkcia jednotlivých stupňov

V tejto časti si rozoberieme podrobnejšie činnosť jednotlivých obvodov použitých v blokových schémach.

Vf zosilňovač

Tento vysokofrekvenčný vstupný zosilňovač je určený na zosilnenie slabého vstupného signálu pred jeho spracovaním v zmiešavači. Zlepšuje pomer signál/šum a pri vhodnej konštrukcii aj zvyšuje odolnosť proti silným signálom. Zároveň ladeným obvodom na vstupe prispieva k zvýšeniu selektivity prijímača.

Oscilátor (pevný a premenlivý)

Oscilátor je zariadenie vyrábajúce frekvenciu potrebnú na spracovanie signálu v ďalších obvodoch prijímačov aj vysielačov. Môže pracovať na jednej stabilnej, alebo na premenlivej frekvencii. Ak pracuje na jednej stabilnej frekvencii, býva riadený kryštálovým rezonátorom, ktorý zabezpečuje dlhodobú frekvenčnú aj tepelnú stabilitu. Premenlivý oscilátor, označovaný aj ako VFO, sa používa ako ladiaci. S jeho pomocou ladíme prijímač alebo vysielač na pracovnú frekvenciu. Požadujeme, aby mal dostatočné preladenie, vysokú tepelnú stabilitu, krátkodobu stabilitu, aby nebolo nutné prijímač počas spojenia dolaďovať, dlhodobú stabilitu, aby sme sa mohli spoľahnúť na ciachovanie stupnice. Oscilátor má dodávať konštantné napätie v čase a, pokiaľ možno, aj pri zmene frekvencie, s minimom vlastného šumu a s minimálnym skreslením výstupného napätia, aby sa nevyskytovali harmonické a parazitné frekvencie.

Zmiešavač

Zmiešavač umožňuje s pomocou oscilátora zmenu jednej frekvencie na inú frekvenciu. Príkladom je zmiešavanie prijímanej frekvencie na medzifrekvenciu alebo zmiešavanie nemodulovaného signálu na vytvorenie nízkofrekvenčného signálu v prijímači pre CW. Požiadavkou je, aby mal čo najmenší šum, čo najmešie straty a minimálne skreslenie vo veľkom rozsahu signálov. Týmto požiadavkám najlepšie vyhovujú vyvážené zmiešavače.

Medzifrekvenčný zosilňovač

Medzifrekvenčný zosilňovač zabezpečuje okrem selektivity, danej použitým mf filtrom, aj najväčšiu mieru zosilnenia. Základné požiadavky sú minimálny vlastný šum, vysoké zosilnenie a malé skreslenie signálu. Ďalšie požiadavky sa líšia podľa druhu prevádzky, na ktorú je určený. Pre príjem CW je to najčastejšie ručná regulácia zisku. Pre AM je to vysoká miera riadenia citlivosti pomocou AVC. Medzifrekvenčný zosilňovač pre SSB máva riadenie citlivosti ručné a často aj pomocou AVC odvodeného z nf signálu. Pre FM je požadované rovnomerné zosilnenie v celom priepustnom pásme, zisk až do miery obmedzenia signálu, čo minimalizuje vplyv amplitúdových porúch. Pri FM sa riadenie zisku mf zosilňovača nepoužíva.

Detektor

Detektor slúži na oddelenie modulačnej obálky z nosnej vlny signálu. Najstarším detektorom je jednoduchá dióda, ktorá vf signál usmernila na jednosmerné napätie s premenlivou amplitúdou podľa modulačnej obálky. Takýto detektor sa však dá použiť iba pre demoduláciu AM a ťažko pre demoduláciu širokopásmovej FM. Pre príjem CW sa dal použiť diódový detektor po doplnení o záznejový oscilátor (BFO). Tento typ je však chúlostivý na pomer amplitúd signálov a pre SSB je jeho použitie veľmi obmedzené. Pre detekciu SSB sa používajú dokonalejšie zmiešavacie detektory vo forme vyvážených zmiešavačov a v poslednej dobe najmä integrované obvody.

Záznejový oscilátor

Záznejový oscilátor je označovaný aj ako BFO. Jeho úlohou je vytvoriť signál potrebný pre vytvorenie rozdielového signálu (zázneja) s nemodulovaným signálom pri príjme CW, alebo slúži ako náhrada potlačenej nosnej vlny pri SSB. Požiadavky sú vysoká stabilita frekvencie, pri laditeľnom BFO možnosť presne definovaného rozladenia a v neposlednom rade na stabilné napätie a neskreslený priebeh signálu.

Nízkofrekvenčný zosilovač

Nízkofrekvenčný zosilňovač v komunikačnom zariadení zabezpečuje zosilnenie signálu z detektora na úroveň potrebnú pre zrozumiteľný príjem na reproduktor alebo slúchadlá. Nepožaduje sa minimálne skreslenie, vyhovuje do 10 %, ani veľmi vysoký výkon. Požaduje sa malý šum, šírka pásma stačí od 0,3 do 4 kHz. Je veľmi vhodné, ak je doplnený nf filtrom pre príjem telegrafných signálov, alebo tzv. „notch“ filtrom, ktorý umožňuje znížiť zosilnenie na nastaviteľnej frekvencii v rozsahu prenášaného pásma, na potlačenie úzkopásmového rušenia.

Napájanie

Rádioamatérske zariadenia sa v súčasnosti napájajú zo zdrojov nízkeho napätia 6 až 48 V. Na získanie týchto napätí zo striedavej siete sa používajú stabilizované zdroje, ktoré sú často súčasťou zariadenia, alebo sa vyrábajú ako samostatný diel. Požiadavkou je, aby dodávali stabilné napätie v celom rozsahu odoberaných prúdov, bez zvlnenia, a aby potláčali rušenie prenikajúce zo sietedo zariadenia alebo naopak zo zariadenia do siete. Veľmi dôležitá je bezpečnosť zdroja hlavne z hľadiska ochrany pred úrazom elektrickým prúdom a požiarnej bezpečnosti. Ďalšími zdrojmi napájania sú chemické zdroje – batérie. Pri batériách požadujeme, aby zabezpečili určitú dobu prevádzky zariadenia bez ich výmeny. Ak má zariadenie zabudované batérie, dokáže pracovať ako prijímač aspoň 8 hodín. Ak je z batérie napájaný aj vysielač, doba sa skracuje podľa odberu a doby vysielacieho času.

Umlčovač šumu

Umlčovač šumu (squelch, SQ) sa používa prakticky iba pri FM prijímačoch, kde zabezpečuje vypnutie signálu do reproduktora alebo slúchadiel, keď nie je prijímaný žiadny užitočný signál. Dôvodom je pomerne silný šum zariadenia bez signálu vzhľadom na to, že mf zosilňovač pracuje s maximálnym zosilnením, a preto bez signálu silne šumí. Požadujeme, aby sa úroveň vypnutia dala nastaviť, a aby bolo možné umlčovač vypnúť pri príjme slabých signálov.

KAPITOLA 5 – VYSIELAČE

Vysielače sú zariadenia zabezpečujúce premenu hovorového alebo iného modulačného signálu na rádiový, určený na prenos informácie do prijímača. Základné požiadavky na vysielač sú vysoká frekvenčná stabilita, dostatočný vysokofrekvenčný výkon, malé skreslenie signálu, možnosť pripojenia antény so štandardnou impedanciou, najčastejšie 50 Ω.

5.1 Blokové schémy

V nasledujúcich príkladoch vysielačov budeme používať blokové zobrazenie, funkcia jednotlivých blokov bude vysvetlená neskôr.

CW vysielač (A1A)

Najjednoduchším vysielačom je vysielač pre CW. Môže sa skladať iba z oscilátora a π článku na prispôsobenie antény, ale toto riešenie je používané iba veľmi zriedka. Častejším je klasické zapojenie s oscilátorom, oddeľovačom, budičom/násobičom, výkonovým stupňom a π-článkom. π-článok potláča násobky pracovnej frekvencie a prispôsobuje impedanciu výkonového stupňa impedancii antény. Kľúčovanie sa realizuje najčastejšie v oscilátore a výkonovom stupni blokovaním tak, aby pri stlačení sa najskôr rozkmital oscilátor a až potom sa zapol výkonový stupeň. Pri pustení kľúča je postup blokovania opačný. Cieľom je, aby sa oscilátor pri zapnutí nerozlaďoval.

Obr. 40. Bloková schéma CW vysielača

SSB vysielač (J3E)

SSB vysielač je komplikovaným zariadením. Komplikovanosťou platíme daň za vysokú komunikačnú účinnosť SSB. Vysielač začína nf zosilňovačom, ktorý zosilňuje signál z mikrofónu a privádza ho do vyváženého zmiešavača, kam je privádzaný aj signál z kryštálového oscilátora (CO). Na výstupe vyváženého zmiešavača sa objavuje prakticky iba súčtová a rozdielová zložka oboch signálov, teda postranné pásma LSB a USB. Vyváženým zmiešavačom je potlačená nosná vlna. Ďalej signál postupuje do filtra (kryštálového alebo elektromechanického), v ktorom sa odfiltruje (potlačí) nežiaduce postranné pásmo. Žiadané postranné pásmo sa v ďalšom zmiešavači zmiešava so signálom laditeľného oscilátora (VFO) tak, aby na jeho výstupe bol signál v požadovanom frekvenčnom pásme. Tento signál sa privádza do výkonového stupňa a cez π-článok do antény. Výkonový stupeň zosilňuje signál na potrebnú veľkosť a π-článok plní rovnakú úlohu ako pri CW vysielači. Výkonový stupeň musí pracovať v lineárnom režime.

Obr. 41. Bloková schéma SSB vysielača

FM vysielač (F3E)

V amatérskej prevádzke sa okrem CW a SSB využíva pomerne často prevádzka FM. V minulosti mali najjednoduchšie FM vysielače jednoduché zapojenie podobné zapojeniu vysielača pre CW s pridaním nf zosilňovača. Takto sa často upravovali pôvodne CW vysielače v pásmach VKV. Súčasný FM vysielač je trochu zložitejší. Rovnako ako SSB vysielač, začína nf zosilňovačom, z ktorého vedieme signál do preladiteľného kryštálového oscilátora VCO. Preladenie je malé a ovládané nf signálom. Na jeho výstupe je FM signál. Tento sa v zmiešavači zmieša so signálom laditeľného oscilátora (VFO). Preladenie tohto oscilátora je najčastejšie skokovo s krokom ladenia zhodným s kanálovým rozostupom (12,5 alebo 25 kHz). Na výstupe zmiešavača je signál v požadovanom pásme a opäť nasleduje výkonový stupeň a π-článok, ktorých funkcia je identická s predchádzajúcimi vysielačmi. Výkonový stupeň môže pracovať aj v nelineárnom režime, v triede C, bez zhoršenia kvality modulácie.

Obr. 42. Bloková schéma FM vysielača

5.2 Činnosť a funkcia jednotlivých stupňov

Zmiešavač

Zmiešavač vysielača zabezpečuje rovnakú funkciu ako v prijímači, teda premenu jednej frekvencie na inú. Vo vysielačoch sa najčastejšie používajú vyvážené zmiešavače, ktoré produkujú čistejší signál. Na výstupe bežného zmiešavača sa objavujú zložky f1, f2, f1+f2 = f3, f1–f2 = f4, a ich násobky. Pri použití vyváženého zmiešavača sa na výstupe objavujú iba f1+f2 = f3, f1–f2 = f4. Násobky sú iba s veľmi malými úrovňami. Riešenie týchto zmiešavačov je diódové, tranzistorové alebo v súčasnosti najčastejšie formou integrovaného obvodu.

Oscilátor (kryštálový a VFO)

Oscilátor je zariadenie vyrábajúce frekvenciu potrebnú na spracovanie signálu v ďalších obvodoch prijímačov aj vysielačov. Môže pracovať na jednej stabilnej alebo na premenlivej frekvencii. Ak pracuje na jednej stabilnej frekvencii, býva riadený kryštálovým rezonátorom, ktorý zabezpečuje dlhodobú frekvenčnú aj tepelnú stabilitu. Premenlivý oscilátor, označovaný aj ako VFO, sa používa ako ladiaci. S jeho pomocou ladíme prijímač alebo vysielač na pracovnú frekvenciu. Požadujeme, aby mal dostatočné preladenie, vysokú tepelnú stabilitu, krátkodobu stabilitu, aby nebolo nutné spolupracujúci prijímač počas spojenia dolaďovať, dlhodobú stabilitu, aby sme sa mohli spoľahnúť na ciachovanie stupnice. Oscilátor má dodávať konštantné napätie v čase a, pokiaľ možno, aj pri zmene frekvencie, s minimom vlastného šumu a s minimálnym skreslením výstupného napätia, aby sa nevyskytovali harmonické a parazitné frekvencie.

Oddeľovač

Oddeľovač zabezpečuje, aby oscilátor pracoval s minimálnou záťažou, aby bol dostatočne stabilný a aby ďalšie obvody neovplyvňovali činnosť oscilátora. Oddeľovač obvykle signál nezosilňuje.

Budič

Budič je zosilňovač, ktorý zosilňuje signál za zmiešavačom alebo oddeľovačom na úroveň potrebnú pre spracovanie v ďalšom, najčastejšie výkonovom stupni. V jednoduchých zariadenia máva aj funkciu oddeľovača alebo násobiča frekvencie.

Násobič frekvencie

Násobič frekvencie sa používa na vynásobenie signálu z oscilátora celým číslom (2x, 3x, 4x, 5x, viac iba veľmi zriedkavo) tak, aby sme získali potrebnú frekvenciu. Pri použití v CW vysielačoch sa využívalo, že amatérske pásma boli násobkami najnižšieho. VFO v tomto pásme po vynásobení dávalo signál vo všetkých pásmach. Násobiť možno iba nemodulované signály, CW a FM, pravda, pri násobení FM sa násobí aj zdvih signálu. Násobenie AM a SSB nie je možné. Násobič pracuje v nelineárnom režime.

Výkonový zosilňovač

Výkonový zosilňovač zabezpečuje zosilnenie signálu zo zmiešavača alebo budiča/násobiča na potrebnú úroveň. Môže byť jedno- alebo viacstupňový. Podľa pracovného bodu môže byť lineárny (triedy A, B, AB) alebo nelineárny (triedy C, D). Nelineárne majú väčšiu účinnosť, ale zároveň aj väčší obsah harmonických frekvencií (násobkov), ktoré treba odfiltrovať, aby nespôsobovali rušenie.

Výstupný filter (π-článok)

Výstupný filter má zabrániť harmonickým frekvenciám, aby sa dostali do antény. Najčastejšie je zapojenie v tvare π (pí). Takýto článok potláča nežiaduce frekvencie približne 15-krát. Ak potrebujeme väčšie potlačenie, môžeme takéto stupne zapojiť za sebou a výsledné potlačenie je násobkom hodnôt potlačenia jednotlivých článkov. Ak sa potlačenie udáva v decibeloch dB, potlačenie sa sčítava. Veľmi často sa výstupný filter používa aj ako prispôsobovací obvod impedancie výkonového stupňa a impedancie antény. Napríklad 100 W výkonový stupeň má výstupnú impedanciu okolo 12 Ω a anténa 50 Ω.

Frekvenčný modulátor

Frekvenčný modulátor je obvod, ktorý mení frekvenciu oscilátora v rytme nf signálu. Veľkosť zmeny frekvencie (zdvih signálu), je daná silou (hlasitosťou) signálu. Najčastejšie sa mení frekvencia pomocou kapacitnej diódy. Oscilátor môže byť riadený LC obvodom, ale v praxi je výhodnejšie riadenie kryštálovým výbrusom, ktorý v malej miere rozlaďujeme. Ak je dosiahnutý zdvih malý, použijeme násobič frekvencie, a tým vynásobíme aj zdvih.

SSB modulátor

SSB modulátor najčastejšie pracuje jednou z dvoch metód. Častejšia je filtračná metóda, pri ktorej pomocou vyváženého zmiešavača získame z nosnej a modulačnej frekvencie dve postranné pásma s potlačenou nosnou vlnou (DSB signál), a pomocou kryštálového alebo elektromechanického filtra vyberieme požadované pásmo a nežiaduce potlačíme. Požadujeme potlačenie nosnej vlny aspoň 40 dB (100-krát) a rovnaké potlačenie aj nežiaduceho postranného pásma. Bežne je možné dosiahnuť až hodnoty 60 dB (100-krát). V začiatkoch používania SSB sa používala aj fázová metóda. Táto využíva dva vyvážené zmiešavače napájané cez vf a nf fázovače. Fázovače zabezpečujú fázový posun signálu nosnej vlny a všetkých nf modulačných signálov o 90^o. Zmiešaním signálov z oboch zmiešavačov v jednom obvode dosiahneme potlačenie nosnej vlny a nežiaduceho postranného pásma. Fázová metóda je náročnejšia na nastavenie, výber súčiastok a má aj horšiu časovú stabilitu. Tiež potlačenie je na hranici požadovaných hodnôt.

Napájanie

Napájanie vysielačov je možné, rovnako ako pri prijímačoch, zo siete alebo z chemických článkov. Pri sieťových zdrojoch je najdôležitejšie získanie potrebných napätí pre vysielač s dostatočnou stabilitou pri premennej záťaži. 100-wattový vysielač napájaný z 13,6 V mení pri CW prevádzke svoj odber v okamihu stlačenia kľúča z cca 1 až 2 A na približne 20 A. Pritom zvlnenie napätia nesmie byť väčšie ako 2 % (0,25 V). Na dosiahnutie takejto stability sa používajú stabilizátory s integrovanými obvodmi a výkonovými tranzistormi. Dôležité je, aby zdroj nebol ovplyvňovaný ani vf signálom vysielača, a aby signál vysielača neprenikal cez zdroj do siete. V sieťovom prívode sa používajú dolnofrekvenčné filtre (priepusty) a tlmivky.

5.3 Vlastnosti vysielačov

Každý vysielač je okrem mechanických vlastností (hmotnosť, vzhľad, rozmery) charakterizovaný aj určitými elektrickými vlastnosťami. Tieto sú veľmi dôležité, preto si ich bližšie vysvetlíme.

Frekvenčná stabilita

Frekvenčná stabilita je definovaná ako zmena frekvencie za určitý čas. Poznáme stabilitu dlhodobú, pri ktorej hodnotíme o koľko sa zmení frekvencia vysielača oproti údaju stupnice za dlhú dobu, najčastejšie rok. Býva rozdielna pri digitálnych a analógových stupniciach. Pri digitálnych (číslicových) stupniciach býva do 100 Hz. Pri analógových (stupnica s ukazovateľom a dielikmi) môže dosiahnuť až 5 kHz. Pri analógových sa používa kalibrácia kryštálovým kalibrátorom.

Vf šírka pásma

Šírka pásma vysielača je daná úsekom frekvenčného spektra, ktoré vysielač pri prevádzke zaberie. CW vysielač pri bežnej rýchlosti kľúčovania do cca 150 znakov za minútu zaberá menej ako 20 Hz. SSB vysielač zaberá šírku pásma podľa použitého filtra od 1,8 do 3,1 kHz. Ale aby nedochádzalo k rušeniu vplyvom nepresného naladenia, uvažujeme so šírkou pásma 2 až 3,4 kHz. Najväčšiu šírku pásma majú vysielače FM. Pri maximálnom zdvihu 5 kHz je šírka zaberaná vysielačom 15 kHz. V praxi sa ale používa kanálový rozostup 25 kHz. Dôvodom je, že vysielač produkuje väčšie spektrum postranných zložiek s malou amplitúdou.

Postranné pásma

O postrannom pásme hovoríme v súvislosti s SSB prevádzkou. Horné postranné pásmo (USB) znamená, že spektrum je dané súčtom frekvencií nosnej vlny a modulačného signálu, teda leží napravo od nosnej vlny. Dolné postranné pásmo (LSB) znamená, že spektrum je dané rozdielom frekvencie nosnej vlny a modulačnej frekvencie, teda leží naľavo do nosnej vlny.

Príklad: frekvencia nosnej vlny 1000 kHz, modulačný signál 0,3 až 2,5 kHz.

Pre USB: 1000 + 0,3 až 2,5 = 1000,3 až 1002,5 kHz

Pre LSB: 1000 – 0,3 až 2,5 = 999,7 až 997,5 kHz

Výstupný výkon

Výstupný výkon vysielača je výkon užitočného signálu zmeraný na charakteristickej impedanci antény, štandardne 50 Ω, ale používajú sa aj 75 Ω, prípadne 600 Ω. Podmienkou je, že impedancia mernej (umelej) antény musí byť čisto ohmického charakteru, aby sa neuplatňovali fázové posuny medzi napätím a prúdom v umelej anténe. Preto je nevhodné používanie rôznych žiaroviek ako náhrady umelej antény pre seriózne merania. Výstupný výkon sa meria vf wattmetrami, ktoré musia byť ociachované na potrebný frekvenčný rozsah.

Nežiaduce vyžarovanie, harmonické frekvencie

Nežiaduce vyžarovanie vysielača spôsobuje zníženie užitočného výkonu vytvoreného vysielačom a spôsobuje rušenie ostatným staniciam. Zdrojom nežiaduceho vyžarovania môžu byť nedokonalo odfiltrované nežiaduce produkty zmiešavania, harmonické frekvencie a tzv. spletry. Harmonické frekvencie sú celistvé násobky základnej frekvencie. Najsilnejšie sú nepárne násobky.

Príklad: základná frekvencia (1. harmonická) je 3,5 MHz, 2. harmonická je 7 MHz, 3. harmonická 10,5 MHz, 4. harmonická 14 MHz atď.

„Spletry“ vznikajú ako výsledok skreslenia signálu v zosilňovači, ktorý je prebudený, nestačí už lineárne zosilňovať. Spôsobujú rušenie v blízkosti pracovnej frekvencie vysielača.

KAPITOLA 6 – ANTÉNY A PRENOSOVÉ VEDENIA

6.1 Typy antén (mechanická konštrukcia, smerové vlastnosti, polarizácia)

Anténa je jednou z najdôležitejších súčastí rádiostanice. Zabezpečuje vyžiarenie signálu vyrobeného vysielačom do priestoru a príjem rádiového signálu. Stará pravda hovorí, že najlepším zosilňovačom je anténa. Mechanická konštrukcia závisí od frekvenčného rozsahu, v ktorom sa má anténa používať. Iste by sa dal skonštruovať samonosný dipól z rúrok pre pásmo 80 m (3,5 MHz), ale jeho konštrukcia by bola komplikovaná. Preto sa dipólové antény pre pásma 160, 80, 40 a 30 m najčastejšie riešia ako drôtové. Ako rúrkové sa riešia bežne antény od 14 MHz, i keď aj tu je možné prelínanie konštrukcií. Ale veľmi zvláštne by vyzeral drôtový dipól pre pásmo 2 m alebo dokonca 70cm v horizontálnom prevedení.

Polvlnová anténa napájaná v strede

Základnou anténou je polvlnový dipól, λ/2, napájaný v strede. Takto riešený dipól má charakteristickú impedanciu teoreticky 73 Ω, prakticky okolo 60 Ω. Vhodnou úpravou dĺžky vodiča (žiariča), je možné posunúť impedanciu na 50 Ω, čo nám umožňuje napájať anténu koaxiálnym káblom. Pri koaxiálnom kábli je vhodné použiť symetrizačný člen, aby anténa „neškúlila“. O takejto anténe hovoríme, že má prúdové, nízkoimpedančné napájanie. Zisk antény je 0 dBd (nulový oproti dipólu). V pásmach KV sa takáto anténa najčastejšie konštruuje ako horizontálna (vodorovná). Preto aj jej polarizácia je horizontálna.

Pri anténach nás okrem zisku zaujímajú aj vyžarovacie diagramy v horizontálnej a vertikálnej rovine. Horizontálny vyžarovací diagram znázorňuje šírku vyžarovacieho laloka (lalokov) pri pohľade na anténu zhora. Vertikálny vyžarovací diagram ukazuje, pod akým uhlom je tento lalok vyžarovaný (pohľad zboku). Platí tu jednoduchá úmera, čím je lalok horizontálneho vyžarovacieho diagramu širší, tým má anténa menší zisk (zisk sa musí rozložiť do väčšieho priestoru) a naopak. Podľa uhla hlavného laloka vo vertikálnom vyžarovacom diagrame vieme povedať, či je anténa vhodná na DX prevádzku alebo na spojenia v rámci Európy. Pritom platí, že čím je uhol nižší, tým lepšie anténa „chodí“ na DXy (signál po odraze od ionosféry dopadne ďalej).

Vyžarovací diagram polvlnovej antény je v horizontálnej rovine osmičkový. Ak je anténa umiestnená vo výške λ/4 nad zemou, alebo nad inou vodivou plochou (plechová strecha), vyžaruje maximum signálu v smere kolmom na vodič. Vertikálny vyžarovací diagram je od výšky závislý viac. Pri umiestnení vo výške λ/2 je vertikálny vyžarovací uhol nízky (DX), pri výške λ/4 je tento uhol vysoký (miestne spojenia). V pásmach VKV sa pri FM prevádzke bežne používa dipól orientovaný zvislo, teda s vertikálnou polarizáciou. Výhodou je, že vtedy je horizontálny vyžarovací diagram kruhový.

Obr. 45. Polvlnová anténa napájaná v strede

Polvlnová anténa napájaná na konci

Polvlnová anténa napájaná na konci je napájaná napäťovo, vysokoimpedančne. Označuje sa aj ako LW (Long Wire = dlhý drôt) a jej dĺžka môže byť v párnych násobkoch základnej dĺžky. Pre vyžarovací diagram pri dĺžke antény λ/2, platia rovnaké podmienky ako pre dipól napájaný v strede. Pri násobkoch dĺžok sa objavuje viac lalokov symetricky umiestnených okolo vodiča. V minulosti bol tento systém napájania najčastejší. Nevýhodou je, že okrem antény vyžaruje aj napájač a pomerne často spôsobuje rušenie blízko umiestnených TV antén, lebo je na ňom vysoké napätie. V súčasnosti sa tento spôsob napájania častejšie používa v pásmach VKV (FM), kde je žiaričom prút alebo vodič orientovaný zvislo a pripojený na paralelný rezonančný obvod. Výhodou takejto antény je, že nepotrebuje protiváhu alebo uzemnenie druhého konca rezonančného obvodu, postačuje jeho kapacita voči zemi. Preto sa požíva ako anténa pre mobilné spojenie a na prechodnom stanovisku, napr. ako zavesená na strome.

Obr.46. Polvlnová anténa napájaná na konci

Štvrťvlnová vertikálna anténa

Ak potrebujeme anténu s nízkym vyžarovacím uhlom nad horizontálnou rovinou a menšou mechanickou výškou ako je vertikálny dipól, používame anténu vysokú λ/4 nad zemnou plochou. Táto plocha funguje ako protiváha, elektrické zrkadlo, v ktorom sa odráža vertikálny žiarič. Zemná plocha môže byť vytvorená aj inou vodivou plochou. Plechová strecha, karoséria vozidla, natiahnuté vodiče. V praxi postačujú 4 vodiče s dĺžkou λ/4, alebo pri miernom skreslení vyžarovacieho diagramu aj 3 vodiče. Impedancia je okolo 30 Ω. Aby bolo možné pripojiť priamo koaxiálny kábel s impedanciou 50 Ω, skláňajú sa vodiče protiváhy o 45^o, čím sa ešte zníži vyžarovací uhol. Anténa sa najčastejšie používa pri mobilnej prevádzke na VKV a na horných pásmach KV. Zisk antény je porovnateľný s dipólom.

Obr.47. Zvislá anténa λ/4

Anténa s parazitný prvkami (Yagi)

Ak chceme zvýšiť zisk antény v určitom smere, musíme k dipólu pridať ďalšie, tzv. parazitné prvky. Takéto antény sú po svojom objaviteľovi označované ako Yagi antény a používajú sa najmä na horných KV pásmach a v pásmach VKV. Na KV majú Yagi antény väčšinou 3 až 5 prvkov, na VKV sa najčastejšie používa 9 až 20 prvkov, tak aby anténa mala ešte dostatočnú mechanickú pevnosť a prijateľné rozmery. Zisk v pásmach KV sa pohybuje od 4 do 6 dBd a na VKV bežne okolo 12 až 15 dBd. Výhodou smerových antén je aj potlačenie príjmu/vyžarovania z/do iných smerov.

Obr. 48. Anténa Yagi

Vyžiarený výkon

Pri hodnotení antén sa udáva aj vyžiarený výkon. Je to dôležitý údaj aj pri hodnotení sily poľa v určitom priestore, najmä s ohľadom na hygienické normy. Bežne sa stretávame s dvoma hodnotami. Prvou je ERP, čo je hodnota daná súčinom výkonu vysielača po odpočítaní strát vo vedení po anténu a zisku antény do príslušného smeru (najčastejšie uvažujeme smer maximálneho vyžarovania). Udáva sa vo wattoch. Druhou hodnotou je EIRP, čo je vlastne rovnaký výpočet, ale porovnaný s vyžarovaním voči izotropnému žiariču. Udáva sa v dBi. Izotropným žiaričom je žiarič, ktorý vyžaruje rovnako do všetkých smerov. Má vlastne guľovú charakteristiku a prakticky neexistuje, používa sa jeho matematický model. Zisk dipólu voči izotropnému žiariču je okolo 2 až 3 dB.

6.2 Napájanie antén

Medzi anténou a prijímačom/vysielačom potrebujeme prepojenie zabezpečujúce prenos energie. V súčasnosti sa používajú nesymetrické (koaxiálne) a symetrické (dvoj- a štvorvodičové) napájače. Jednovodičové napájanie sa dnes už prakticky nepoužíva.

Koaxiálny kábel

Koaxiálny kábel sa začal používať v amatérskej praxi až po druhej svetovej vojne. Skladá sa zo stredného vodiča (jadra), ktorý je obalený dielektrikom. Na dielektriku je opletenie, niekedy nahrádzané kovovou fóliou alebo rúrkou. Povrch opletenia je pred oxidáciou a poškodením chránený vonkajším plášťom. Impedancia je daná priemerom stredného vodiča, priemerom opletenia a dielektrickou konštantou dielektrika. Pretože jadro a opletenie nie sú identické a sú umiestnené sústredne, hovoríme o nesymetrickom napájači.

Dvojvodičový napájač

Dvojvodičový napájač sa používa na napájanie antén s väčšou impedanciou. Je vhodný aj pre väčšie napäťové úrovne a je symetrický (vodiče majú rovnaký priemer a ich vzájomná vzdialenosť je po celej dĺžke napájača rovnaká). Ľahko sa dá zhotoviť aj v amatérskych podmienkach pre prakticky akúkoľvek impedanciu už od cca 200 Ω. Používa sa hlavne v pásmach KV. Výhodná je aj relatívne malá hmotnosť na meter dĺžky. Vo VKV pásmach sa v minulosti používala aj TV dvojlinka, ale bola nahradená koaxiálnymi vedeniami.

Výhody a nevýhody

Hlavnou výhodou dvojvodičového vedenia je jednoduchosť výroby, cena a ľahká udržba. Nevýhodou sú straty spôsobované vyžarovaním energie do priestoru a, hlavne pri menších impedanciách, závislosť impedancie vedenia na počasí. Najmä sneh a námraza dokážu výrazne zmeniť impedanciu napájača.

Koaxiálne vedenie oproti je symetrickému napájaču drahšie, nedá sa amatérsky vyrobiť a podľa použitého dielektrika sa uplatňujú straty v tomto dielektriku. Ak sa majú prenášať väčšie výkony, dielektrikum musí byť pomerne hrubé, a tým aj celý kábel musí byť hrubý. Výhodou koaxiálneho vedenia je, že nevyžaruje do priestoru a jeho vlastnosti sú počasím minimálne ovplyvňované.

Konštrukcia a použitie

Pre pásma krátkych vĺn, hlavne spodné (160 až 30 m), sa konštruujú antény ako drôtové, zavesené medzi dva vhodné body (stromy, budovy, stožiare a pod.). Treba sa vyvarovať upevňovania antén o bleskozvody, nakoľko tieto nie sú projektované na prenášanie stranových síl. Ak anténu upevňujeme o stromy, nesmieme ju silne našponovať, aby sa vplyvom vetra a následného kývania stromov neroztrhla. Je vhodné použiť pružné plastové lano, ktoré dokáže do určitej miery toto namáhanie kompenzovať. Taktiež treba dať pozor, aby úväz o strom bol dostatočne voľný a nenastalo uškrtenie toku živín do vyšších častí stromu. Je vhodné úväz podložiť širším kusom PVC, gumy a podobne, aby bola chránená aj kôra. Pri montáži antény treba tiež dbať na bezpečnostné opatrenia pre práce vo výškach a zabezpečiť proti pádu seba aj používané nástroje. Anténu nesmieme kotviť o stĺpy elektrického rozvodu. Pri používaní treba anténu pravidelne kontrolovať (aspoň pred zimou a po nej), aby neohrozovala okolie pádom poškodených častí.

6.3 Prispôsobenie antén

Prispôsobovacie obvody

Na zabezpečenie prenosu energie z vysielača do prijímača je nevyhnutné, aby bol na jednej strane k vysielaču prispôsobený napájač a na druhej strane k napájaču zasa anténa. Neprispôsobením vznikajú straty odrazením časti energie, ktorá sa vracia späť do vysielača. Na vedení potom vznikajú stojaté vlny. Kritériom je tzv. pomer stojatých vĺn – PSV. V pásmach KV môžeme považovať za najhorší prípustný stav, keď sa vracia 25 % výkonu, čo zodpovedá hodnote PSV 1:3 a impedanciám 100 alebo 25 Ω pri impedancii zariadenia 50 Ω.

Ak je anténa neprispôsobená, čo sa deje prakticky pri všetkých viacpásmových anténach, alebo aj pri jednopásmových anténach pri väčšom preladení (napr. z 3,5 na 3,8 MHz), pomáhame si prispôsobovacím obvodom zaradeným medzi vysielač a anténny napájač. Najvhodnejšie je umiestniť tento prispôsobovací obvod čo najbližšie k anténe, ale to je možné prakticky iba pri moderných automatických alebo diaľkovo ovládaných obvodoch. V súčasných moderných zariadeniach sú tieto prispôsobovacie obvody už zabudované. Dôležité je použitie prispôsobovacieho obvodu pri prevádzke z prechodného stanoviska, kde obvykle nemáme možnosť vybudovať dokonalú anténu a používame rôzne kompromisné antény. Ako prispôsobovací obvod je možné použiť π-článok, T-článok, často je používaný aj L-článok, alebo rezonančný obvod s meniteľnou väzbou.

KAPITOLA 7 – Frekvenčné spektrum a šírenie vĺn

Rádiové vlny majú veľký rozsah frekvencií. Ich šírenie ovplyvňuje množstvo faktorov. Zemská atmosféra sa skladá z rôznych vrstiev a tie sú ovplyvňované najmä dennou a nočnou dobou, ročnými obdobiami a 11-ročným cyklom slnečných škvŕn. V závislosti od vlastností jednotlivých ionosférických vrstiev sa menia podmienky šírenia rádiových vĺn.

Ionosférické vrstvy

Ionosférou nazývame časť atmosféry, ktorá je ionizovaná a nachádza sa vo výškach 60 až 800 km. Pôsobením slnečného žiarenia cez deň sa atómy v atmosfére štiepia na elektróny a zvyšok atómu – ion. V noci dochádza k spätnej rekombinácii = zlučovaniu. Týmto pôsobením vznikajú v ionsfére vrstvy s rôznou hustotou plynov, a tým aj ionov. Najnižšia je vrstva D, ktorá je vo výškach 60 až 90 km a má vplyv len na šírenie dlhých vĺn. Nad ňou sa až do výšky 120 km rozprestiera vrstva E, ktorá ovplyvňuje šírenie vĺn asi do 4,5 MHz cez deň a do 0,9 MHz v noci. Od výšky 150 km až do 240 km je vrstva F1, ktorá je aktívna iba cez deň a pôsobí asi do 8 MHz. V noci táto vrstva zaniká a uplatňuje sa iba vrstva F2 od 300 do 400 km. Táto odráža rádiové vlny až do 30 MHz cez deň a asi do 10 MHz v noci.

Obr. 50. Vrstvy ionosféry

Účinok ionosféry na šírenie KV

Jednotlivé vrstvy ionosféry odrážajú rádiové vlny do určitej frekvencie a v závislosti od uhla, pod ktorým vlna na príslušnú vrstvu dopadá. Najvyššiu frekvenciu, ktorá dopadne na vrstvu kolmo a ešte sa dokáže odraziť, nazývame kritickou frekvenciou. Vyššie frekvencie už cez vrstvu prenikajú do vesmíru. Ak je uhol menší ako 90^o, kritická frekvencia odrazu sa zvyšuje. Na obrázku 51 je znázornený odraz a lom frekvencií.

Obr. 51. Vplyv ionosféry na šírenie rádiových vĺn

Únik

Únik je jav, ktorý sa prejavuje ako kolísanie sily signálu. Je spôsobovaný šírením signálu rôznymi trasami. Pri dopade takéhoto signálu sa úrovne sčítajú a pri rovnakej fáze signál zosilnie, pri rozdielnej fáze zoslabne. Dĺžka týchto trás sa môže meniť rôznou rýchlosťou, a preto aj únik má rôznu rýchlosť a hĺbku zmeny úrovne signálu.

Obr. 52. Vznik úniku

Troposféra

Troposféra je vrstva vzdialená od povrchu Zeme asi do 10 km. Za určitých okolností môže táto vrstva odrážať rádiové vlny pásma VKV. Je to spôsobené jej nerovnomernosťou. Najčastejšie k odrazu dochádza na rozhraní vrstiev teplého a studeného vzduchu. Rádiové vlny sa potom môžu odraziť aj viackrát, napr. od zeme a ďalšieho rozhrania teplý/studený vzduch, a umožniť šírenie VKV aj na niekoľko tisíc km.

Vplyv počasia na podmienky šírenia VKV / UKV

Počasie vplýva najmä na šírenie veľmi krátkych vĺn VKV a ultra krátkych vĺn UKV. Uplatňuje sa tu najmä útlm rádiových vĺn pri silnom daždi, snežení a v hmle. Pri týchto javoch sa komunikačný dosah znižuje. Zvýšenie dosahu naopak nastáva pri vytvorení tzv. vlnovodného kanálu. Tento vzniká na inverznom rozhraní teplého a studeného vzduchu. Ak sa vytvoria dve rozhrania nad sebou s vhodnou vzdialenosťou, môžu sa rádiové vlny šíriť týmto kanálom na veľké vzdialenosti tak, že sa odrážajú od rozhrania k druhému rozhraniu, s veľmi malým útlmom. Pritom hrúbka steny tohto „vlnovodu“ musí byť väčšia ako je kritická hodnota pre príslušnú frekvenciu. Pre pásmo 145 MHz je to asi 160 m, pre 432 MHz aspoň 50 m a pre 1296 MHz stačí 15 m. Toto umožňuje napríklad diaľkové spojenia v pásme 10 GHz nad morskou hladinou. Tam stačí hrúbka steny 0,3 m a nad morom je takáto situácia častá. Jedno z rozhraní môže byť nahradené aj zemským vodivým povrchom (morskou hladinou). Lom a odraz VKV je často spôsobovaný aj postupujúcou frontálnou poruchou. Typické pre tieto javy je, že prebiehajú v troposfére, najčastejšie do výšky okolo 6 km nad povrchom zeme.

Obr. 53. Šírenie vlnovodom a teplotná inverzia

Slnečné škvrny, cyklus a vplyv na komunikáciu

Slnečné škvrny sú prejavom zmien slnečnej činnosti. Z oblasti okolo týchto škvŕn pochádza elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie, ktoré silne ovplyvňujú ionosférické javy. Toto žiarenie sa prejavuje ako slnečný šum, ktorý je najvýraznejší okolo 3000 MHz. Udáva sa v jednotkách, ktoré v období minima slnečnej aktivity majú hodnoty okolo 75 a v období maxima okolo 200. Najdôležitejšia zmena počtu slnečných škvŕn má približne 11-ročný cyklus. V období maxima sa posúva kritická frekvencia smerom hore a v období minima zase smerom dolu. Napríklad pri spojení na 300 km je v období maxima s číslom 200 jednotiek, najvyššia použiteľná frekvencia okolo 14 MHz a v období minima s číslom 75 jednotiek je to iba okolo 5 MHz. Pre vzdialenosti okolo 4000 km sú pre rovnaké hodnoty slnečnej činnosti maximálne frekvencie 35 a 20 MHz. Uvažovali sme s frekvenciami použiteľnými cez deň, v noci sú frekvencie výrazne nižšie, čo je spôsobené zánikom vrstvy F1.

KV, VKV, UKV vzdialenosti

Pri krátkych vlnách uvažujeme frekvencie v rozsahu od 3 do 30 MHz. Krátke vlny sú predovšetkým prostriedkom na spojenia na veľké vzdialenosti. Pomer najvyššej a najnižšej frekvencie je 10:1, čo je pomerne veľká hodnota a nasvedčuje tomu, že vlastnosti KV na začiatku a konci rozsahu sa budú dosť výrazne líšiť. Spodné amatérske pásma 1,8 a 3,5 MHz sú vhodné na diaľkové spojenia hlavne v noci a najmä v rokoch s minimálnou slnečnou činnosťou. Počas dňa je spojenie na týchto frekvenciách obmedzené na krátke vzdialenosti do cca 100 km. Stredná časť pásma KV, zahŕňajúca pásma 7 až 21 MHz, umožňuje zase ráno, večer a aj počas dňa spojenia na veľké vzdialenosti. Je to spôsobené schopnosťou odrazu vĺn od jednotlivých vrstiev ionosféry. Oproti tomu, pásma 24 až 30 MHz sa zase využívajú na diaľkové spojenia iba cez deň, aj to najmä v rokoch s maximálnou slnečnou činnosťou. Keďže ionizácia vrstiev atmosféry sa počas dňa výrazne mení, je pre maximálny dosah potrebné meniť počas dňa aj pracovnú frekvenciu. Výrazne sa to prejavuje pri spojeniach nad 2000 km. Kým na okrajové časti Európy vystačíme počas celého dňa aj noci s pásmami 3,5 (prípadne 1,8) až 10 MHz, na spojenie s USA alebo Ďalekým východom potrebujeme na celodenné spojenie použiť v priemernom roku pásma od 7 až do 24 MHz. Preto spodné pásma sú najvhodnejšie na lokálne spojenia a pásma 14 až 28 MHz za typické diaľkové (DX-ové) pásma.

Veľmi krátke vlny sú od 30 MHz až do 300 MHz. Napriek tomu, že aj u nich je pomer najvyššej a najnižšej frekvencie 10:1, vlastnosti sa líšia podstatne menej. Vo všeobecnosti uvažujeme, že VKV sa šíri na priamu, optickú viditeľnosť, ale v tomto rozsahu dochádza aj k určitému „ohnutiu“ vĺn, čo umožňuje spojenie aj kúsok za optický obzor. Týmto frekvenciám výrazne nevadí ani bežná zástavba alebo lesný porast. Pomerne často je možné v pásme 50 MHz, najmä počas maxima slnečnej aktivity, uskutočniť spojenia aj na DX-ové vzdialenosti.

Pásma nad 300 MHz sa označujú ako ultra krátke vlny (UKV). V týchto pásmach je šírenie veľmi blízke optickému šíreniu, a preto môže byť prekážkou spojenia aj hustý les, prípadne budova v trase spojenia. Celkom dobre je možné uskutočniť spojenie, inak nedosiahnuteľné, pomocou odrazu od väčších vodivých plôch. Pomerne často sa robia pokusy (úspešné) o spojenia odrazom od dopravného lietadla, najmä v oblastiach s hustou leteckou premávkou. UKV frekvencie sú veľmi vhodné na spojenia v okruhu do 50 km pri pozemnej prevádzke a aj na niekoľko tisíc km pri družicovej komunikácii. Je to spôsobené malou vlnovou dĺžkou, ktorá umožňuje stavbu antén s úzkou smerovou charakteristikou a pomerne veľkým ziskom.

Vzťah medzi frekvenciou a vlnovou dĺžkou

Amatérske pásma sú okrem frekvencií často označované aj vlnovou dĺžkou. Napríklad pásmu 3,5 až 3,8 MHz hovoríme bežne aj osemdisiatka (80 m), pásmo 7 MHz je označované ako 40 m pásmo. Tieto označenia majú svoj pôvod v období pred druhou svetovou vojnou, keď sa neudávali frekvencie, ale hovorilo sa o „pracovnej vlne“. Pre prepočet frekvencie f v MHz, na vlnovú dĺžku λ v metroch, platí jednoduchý vzťah:

λ = 300 / f [m; MHz]

a opačne, pre prepočet vlnovej dĺžky na frekvenciu to je:

f = 300 / λ [MHz; m]

Samozrejme, výsledné desatinné čísla sa dnes už nezvyknú udávať a často sa zaokrúhľujú.

Používame tieto označenia pásiem:

1,8 MHz = 160 m

3,5 MHz = 80 m

7 MHz = 40 m

10,1 MHz = 30 m

14 MHz = 20 m

18 MHz = 17 m

21 MHz = 15 m

24 MHz = 12 m

28 MHz = 10 m

50 MHz = 6 m

144 MHz = 2 m

430 MHz = 70 cm

1296 MHz = 23 cm

2300 MHz = 13 cm

3400 MHz = 9 cm

5600 MHz = 6 cm

10 GHz = 3 cm

KAPITOLA 8 – MERANIE

Elektrickú energiu nevidíme, ani inak za normálnych okolností nevnímame. Sme schopní sledovať iba jej prejavy a dôsledky. Predstavu o činnosti elektronických obvodov nám preto poskytuje meranie jednotlivých veličín elektrických obvodov.

8.1 Meracie metódy

V ďalšej časti si preberieme základné princípy meracej techniky a spôsoby merania veličín elektrických obvodov. Princíp si vysvetlíme na analógových (ručičkových) prístrojoch. Digitálne prístroje pracujú na základe zložitých elektronických obvodov, ktorých funkcia presahuje rámec požiadaviek pre triedu Novice.

Nebudeme uvažovať indikátory prítomnosti elektrického napätia alebo prúdu ako sú žiarovka, slúchadlo a podobne. Tieto umožňujú indikovať maximum alebo minimum, aj to pomerne nepresne, ale nie konkrétnu hodnotu. Najjednoduchším meracím prístrojom by bolo železné jadro vťahované do cievky. Takýto merací prístroj je možné realizovať, má však určité nevýhody. Pružina držiaca jadro sa môže unaviť a presnosť poklesne. Pohyb jadra je nelineárny a ovplyvňovaný trením o steny cievky, a v konečnom dôsledku aj pomerne krátky, takže odčítanie malých hodnôt by bolo veľmi problematické. Preto sa začali používať meracie prístroje s otočnou ručičkou, ktoré svojou mechanickou konštrukciou umožňujú presnejšie uloženie indikačnej časti na ložiskách a dĺžkou ručičky aj dobré odčítanie hodnôt.

Najpoužívanejším meracím systémom je magnetoelektrický (deprézsky) systém. Využíva príťažlivú silu rozdielnych a odpudivú zhodných magnetických pólov. Základom je trvalý (permanentný) magnet s vhodne upravenými pólovými nástavcami, medzi ktorými sa otáča cievka tvoriaca elektromagnet. Cievka je špirálovými pružinkami držaná v nulovej polohe. Ručička je spojená s cievkou. Privedením prúdu do cievky sa z tejto stane elektromagnet, ktorého snahou je natočiť sa tak, aby sa jeho póly priťahovali s pólmi trvalého magnetu. Sila, ktorá otáča cievkou, je priamo úmerná veľkosti prúdu pretekajúceho cievkou. Stupnica je rovnomerná (lineárna), ale prístroj umožňuje meranie iba jednosmerných prúdov.

Obr. 54. Magnetoelektrický (deprézsky) systém

Na meranie striedavých prúdov sa používa feromagnetický (elektromagnetický) systém. Tento nepoužíva žiadny trvalý magnet. Cievka systému je pevná, plochá a otočne je upevnené jadro z magneticky mäkkého materiálu tak, aby pretekajúcim prúdom bolo do cievky vťahované. Špirálová pružina slúži na návrat ručičky, upevnenej na oske jadra, do nulovej polohy. Keďže sila elektromagnetu nezávisí od polarity prúdu, tento systém je vhodný aj na meranie striedavých prúdov. Stupnica je na začiatku hustá, pri konci redšia. Priebeh stupnice sa dá do určitej miery ovplyvniť tvarom jadra. Ciachovanie pre jednosmerný prúd nesúhlasí s ciachovaním pre striedavý prúd, najmä pri vyšších akustických frekvenciách. Systém je v princípe menej citlivý ako magnetoelektrický systém, používa sa najmä v energetike.

Obr. 55. Feromagnetický (elektromagnetický) systém

Meranie jednosmerných a striedavých napätí

Ako sme si už definovali, napätie je rozdiel potenciálov. Tieto potenciály môžu byť vo veľkom rozsahu úrovní, ale čo je pre meranie dôležité, aj vo veľkom rozsahu energetickej výdatnosti, t.j. schopnosti dodať určitý prúd. Napr. elektrostatický náboj na oblečení môže mať aj niekoľko kV, ale je schopný dodať prúd iba niekoľko μA. Oproti tomu akumulátor auta má síce napätie najčastejšie okolo 12 V, ale je schopný dodať prúd až niekoľko stoviek ampérov. To je dôvod, prečo od voltmetra, čo je prístroj na meranie napätí, vyžadujeme, aby mal čo najmenší vlastný odber prúdu, teda čo najväčší vnútorný odpor Ri. Pri moderných systémoch sa prúd potrebný na plnú výchylku ručičky pohybuje od 25 do 100 μA. Zväčšovanie základného rozsahu sa robí predradnými rezistormi, na ktorých sa spotrebuje prebytočné napätie. Pre meranie striedavého napätia je nutné toto usmerniť. Ciachovanie striedavých rozsahov je mierne odlišné od jednosmerných rozsahov, stupnica je na začiatku mierne nelineárna a platí iba v určitom rozsahu frekvencií, napr. 30 až 3000 Hz.

Obr. 56. Zapojenie jednosmerného a striedavého voltmetra

Voltmeter pripájame pri meraní vždy paralelne k meranému obvodu (zdroj, rezistor...), to znamená, že obvod nemusíme prerušiť.

Meranie jednosmerných a striedavých prúdov

Elektrický prúd je vlastne tok elektrónov, ktorý meriame ampérmetrom. Aby sme tento prúd mohli zmerať, musíme prerušiť obvod a zapojiť doň ampérmeter. Aby ampérmeter mal minimálny vplyv na meraný obvod, požadujeme, aby mal čo najmenší vnútorný odpor Ri, aby bol na ňom čo najmenší úbytok napätia. Moderné ampérmetre majú úbytok napätia na svojom vnútornom odpore okolo 0,1 až 0,2 V. Pri zapojení podľa obrázku 57 sa úbytok napätia mierne zvyšuje pri meraní väčších prúdov o úbytok na rezistoroch zapojených v sérii s meracím systémom. Napr. pri meraní na rozsahu 1 mA je v sérii s meracím systémom zapojený aj R3, pri meraní na rozsahu 10 mA je to súčet R2 + R3.

Obr. 57. Zapojenie jednosmerného a striedavého ampérmetra

Meranie odporu

Už sme spomenuli, že odpor je vlastnosť súčiastky označovanej ako rezistor. Prístroj, ktorým meriame odpor, označujeme ako ohmmeter. Pri meraní hodnoty odporu využívame Ohmov zákon. Pomocou potenciometra Rn nastavíme pri skratovaných svorkách (stlačené tlačidlo -0-) maximálnu výchylku meracieho prístroja, ktorá je na stupnici označená ako 0. Zapojením meraného rezistora na svorky a uvoľnením tlačidla príde k poklesu výchylky a na stupnici odčítame priamo hodnotu odporu. Ak nemáme k dispozícii ohmmeter, je možné zmerať hodnotu odporu nepriamou metódou, meraním napätia na rezistore a prúdu pretekajúceho rezistorom a hodnotu potom vypočítať z Ohmovho zákona.

Obr. 58. Zapojenie ohmetra

Meranie jednosmerného a vysokofrekvenčného výkonu

Výkon je definovaný ako súčin napätia odovzdávaného zdrojom a prúdu tečúceho zo zdroja. Na meranie jednosmerného a nízkofrekvenčného výkonu do reálnej (ohmickej) záťaže používame najčastejšie voltampérickú metódu, pri ktorej meriame napätie na záťaži a prúd pretekajúci touto záťažou, ako je uvedené v definícii. Výsledok získame vynásobením napätia a prúdu. Používajú sa aj špeciálne prístroje, kde je prúdová aj napäťová cievka na jednom jadre, na ktorom sa tieto veličiny vynásobia. Tieto prístroje majú stupnicu ciachovanú priamo vo wattoch. Zapojenie voltmetra je možné dvoma spôsobmi, ako je znázornené na obrázku 59.

Pri meraní vysokofrekvenčných výkonov využívame skutočnosť, že záťaž býva konštantná, najčastejšie 50 Ω, a preto nám stačí merať prúd (alebo napätie) a stupnica môže byť ciachovaná opäť priamo vo wattoch. Nevýhodou je, že pri zmene záťaže údaj neplatí, preto musí byť hodnota záťaže na takomto wattmetri udaná. Prúd sa meria vysokofrekvenčným ampérmetrom, ktorý býva naviazaný na obvod pomocou vf transformátora, alebo je použitý vf ampérmeter s termokrížom.

Obr. 59. Zapojenia wattmetrov

Meranie frekvencie

Meranie frekvencie s vysokou presnosťou je pomerne náročná záležitosť. Najstarším princípom je absorbčný vlnomer. Tento si vysvetlíme v ďalšej časti. Novšou metódou je meranie záznejovým vlnomerom. Záznejový vlnomer je vlastne priamozmiešavajúci prijímač s presne ciachovaným oscilátorom a neladeným vstupom. Pri meraní potrebujeme aspoň približne vedieť frekvenciu, ktorú meriame. Tú je možné zistiť ako rozdiel medzi dvoma susednými záznejmi, absorbčným vlnomerom a podobne. Presnú hodnotu vypočítame tak, že odčítame frekvenciu na stupnici v okamihu, keď je frekvencia zázneja rovná nule, ale pri rozladení na ktorúkoľvek stranu, frekvencia záznejov stúpa. Pomerne často má oscilátor iba základný rozsah a meranie sa uskutočňuje zmiešavaním s jeho násobkami harmonickými. V takom prípade potrebujeme vedieť, ktorý násobok používame, a týmto vynásobíme údaj na stupnici oscilátora. Napr. na oscilátore je hodnota 1,236 MHz, meriame frekvenciu v blízkosti 7,5 MHz, čomu zodpovedá 6. harmonická frekvencia: 1,236 x 6 = 7,416 MHz. Presnosť záznejových vlnomerov je pomerne vysoká, 0,2 až 0,01 %. Závisí od konštrukcie oscilátora, odčítania zo stupnice a možnosti kalibrovania oscilátora.

Najmodernejším spôsobom merania frekvencie je digitálne meranie. Pri tomto meraní sú vlastne počítané impulzy za určitý čas a im zodpovedajúca frekvencia je zobrazená na displeji v digitálnej, priamo odčítateľnej forme. Vstupný signál ide do tvarovača, z neho idú impulzy do počítača impulzov. Po určitom čase, danom časovou základňou, je počítanie zastavené, hodnota je odoslaná do dekódera, počítač je vynulovaný a začína počítať znovu. V dekóderi je hodnota najskôr uložená do pamäte, prevedená z digitálneho kódu na desiatkový a zobrazená na displeji. Po ďalšom napočítaní sa cyklus opakuje, obvykle častejšie ako 10-krát za sekundu. Presnosť je daná presnosťou normálu v časovej základni a pri bežných typoch býva 100 až 1 Hz.

Obr. 60. Blokové zapojenie záznejového a digitálneho merača frekvencie

8.2 Meracie prístroje a ich použitie

Konštrukcia meracieho prístroja je určovaná jeho použitím. Podľa toho, či ide o prístroj prenosný alebo laboratórny, jednoúčelový alebo univerzálny, anlógový alebo digitálny.

Multimeter (digitálny a analógový)

Najčastejším meracím prístrojom je univerzálny viacrozsahový (volt-ampér-ohmmeter) prístroj, nazývaný aj multimeter. Pri analógovom prístroji je meraná hodnota zobrazovaná na ručičkovom meradle, ktoré má viac stupníc. Pri digitálnom je údaj zobrazovaný v číselnej podobe na displeji, často aj s údajom o meranej veličine (mV, V, mA, A, Ω). Nevýhodou anlógových prístrojov je ťažšie odčítavanie hodnôt. Pri digitálnych je problém, ak sa hodnota počas merania mení, zobrazenie je nezreteľné lebo číslice sa menia.

Obr. 61. Analógový a digitálny multimeter

Merač pomeru stojatých vĺn

Pre dokonalé odovzdanie výkonu vysielača do antény je nutné, aby sa impedancia vysielača čo najviac zhodovala s impedanciou antény. Ak je v impedanciách rozdiel, vznikajú tzv. odrazené vlny, ktoré sa od antény vracajú k vysielaču. Po sčítaní vysielaných a odrazených vĺn vzniknú tzv. stojaté vlny. Tieto meriame meračom pomeru stojatých vĺn, nazývaným aj PSV-meter. Na obrázku je jedno z možných zapojení. Transformátror Tr pracuje ako smerové vedenie, pričom jedna polovica cievky L2 (pravá) meria výkon do antény a druhá (ľavá) meria odrazený výkon. L1 je tienený vodič uzemnený na jednom konci aby tienenie netvorilo závit na krátko. Tr je navinutý na toroidnom feritovom jadre. C1 je neutralizačný na kompenzáciu kapacít na horných pásmach. R1 tlmí cievku L2, aby sa nevyskytovali parazitné rezonancie. C2, C3 a R2 rozširujú pásmo použiteľných frekvencií. Napätie z jednotlivých polovíc vinutia L2 usmerňujú diódy a filtrujú filtračné členy C4, C5, C6, C7, C8, C9, R3 a R4. Prepínačom prepíname meranú funkciu VF alebo odrazený výkon. Ak v polohe VF nastavíme výchylku prístroja Me potenciometrom R5 na maximum, potom v polohe odrazený výkon môžeme ociachovať stupnicu priamo v PSV. Ak prístroj nie je ociachovaný, je možné vypočítať PSV z výchyliek v1 a v2 podľa vzorca:

PSV = (v1 + v2) / (v1 – v2)

Obr. 62. Merač pomeru stojatých vĺn

Absorbčný vlnomer

Absorbčný vlnomer je v podstate jednoduchý paralelný rezonančný obvod L2 + C1 s pripojeným detektorom D1, filtračným C2 a meracím prístrojom Me. L1 je väzobná cievka na pripojenie sondy alebo krátkej anténky. Využíva sa tu vlastnosť, že paralelný rezonančný obvod v rezonancii má maximálnu impedanciu, teda je na ňom najvyššie napätie. Toto meriame prístrojom Me. Presnosť je pomerne malá, okolo 1 %. Tento prístroj nereaguje na harmonické frekvencie.

Obr. 63. Absorbčný vlnomer

Umelá záťaž

Umelá záťaž, alebo umelá anténa sa používa na meranie a nastavovanie koncových stupňov vysielačov. Dôvodom je odstránenie rušenia ostatných staníc vyžarovaním signálu a objektívnejšie meranie. Od umelej záťaže požadujeme, aby mala iba ohmickú zložku, bez indukčností a kapacít, v čo najširšom rozsahu frekvencií. V profesionálnej praxi sa používajú špeciálne hmotové rezistory. Pre amatérske potreby, hlavne pásma KV, je možná konštrukcia podľa obrázka 64. Výkon rezistorov sa volí tak, aby po ich sčítaní bol rovný výkonu vysielača. Odpor každého z rezistorov je daný n-násobkom impedancie, na ktorú umelú záťaž robíme. Pritom n znamená počet rezistorov v záťaži. Prípustná tolerancia je do 10 %.

Obr. 64. Umelá záťaž

KAPITOLA 9 – Rušenie a odolnosť proti rušeniu

Pri prevádzke vysielacích zariadení môže dochádzať k rušeniu iných elektronických zariadení. Toto rušenie je považované za nežiaduce. Preto boli prijaté normy definujúce elektromagnetickú zlučiteľnosť – zabezpečenie vysielacích zariadení tak, aby neprodukovali škodlivé rušenie a ostatných elektronických zariadení, aby neboli ovplyvňované vysielacími zariadeniami vyhovujúcimi týmto normám.

9.1 Rušenie v elektronických zariadeniach

Rušenie elektronických zariadení je spôsobované prienikom vysokofrekvenčného signálu do elektronických obvodov a zmenou užitočného signálu.

Interferenčné rušenie signálov televízie a rozhlasu

Najčastejším druhom rušenia signálov televízie a rozhlasu je interferenčné rušenie, ktoré vzniká na nelineárnych vstupných prvkoch týchto zariadení. Najčastejšie je spôsobované malou selektivitou vstupných obvodov, nevhodným konštrukčným riešením obvodov, použitím nevhodných antén na prijímacej a vysielacej strane, prípadne zlým technickým stavom vysielača.

Rušenie nízkofrekvenčných systémov

Niekedy sa vyskytuje aj rušenie nízkofrekvenčných systémov. Toto rušenie je spôsobované veľkou silou poľa, nevhodnými alebo zle zhotovenými prepojovacími vodičmi a nevhodným konštrukčným riešením rušeného zariadenia. Sem počítame aj rušenie niektorých TV prijímačov prienikom signálu z pásma 3,5 MHz priamo do obrazového zosilňovača.

9.2 Príčiny rušenia elektronických zariadení

Nežiaduce rušenie vysielačom (parazitné vyžarovanie, harmonické signály)

Jedným z druhov rušenia, ktorý je považovaný za najčastejší, aj keď to v skutočnosti tak nebýva, je rušenie parazitným vyžarovaním zmiešavacích a základných frekvencií použitých vo vysielači. Dochádza k tomu pri niektorých amatérskych konštrukciách, ktoré neboli vhodne navrhnuté, alebo neboli správne nastavené a zmerané. Rovnako sa môže vyskytnúť rušenie harmonickými frekvenciami (násobkami) pracovných frekvencií. Rušenie najčastejšie spôsobujú nepárne násobky, napr. signály z pásma 28 až 29,7 MHz môžu svojou treťou harmonickou rušiť signály v rozhlasovom pásme 84 až 89,1 MHz, piata harmonická môže rušiť napríklad aj v pásme 144 MHz.

Nežiaduce vplyvy na zariadenie

Vysielacie zariadenie môže silným užitočným signálom ovplyvniť aj zariadenie pracujúce mimo pásiem harmonických frekvencií. Tu dochádza k posunutiu pracovných bodov vstupných aktívnych prvkov, následkom čoho sa s užitočným signálom zmiešavajú aj signály iné. Toto rušenie sa nazýva krížovou moduláciou. Môže nastať aj stav, že rušené zariadenie je preťažené signálom do takej miery, že prestane pracovať. Tento stav sa nazýva zahltením.

Rušenie cez prijímaciu anténu

Cez prijímaciu anténu sa dostávajú rušiace signály najčastejšie. Pomerne časté je rušenie TV antén nazývaných „sito“. Tieto širokopásmové antény prijímajú signály v rozsahu od 47 do 800 MHz, teda aj z amatérskych pásiem 144 a 432 MHz. Ak nastane situácia, že antény sú natočené proti sebe, môže vzniknúť rušenie aj na pomerne veľkú vzdialenosť. Príčinou je, že anténa nemá na vstupe žiadny selektívny obvod a silný signál v prijímanom rozsahu zahltí aktívny prvok (tranzistor) zosilňovača, ktorý potom nedokáže spracovávať iné signály, alebo ich silne skresluje.

Rušenie cez ďalšie cesty (sieť, reproduktorové a spojovacie vedenia)

Silný signál dokáže preniknúť aj inými cestami. Napr. sieťou sa môžu šíriť rušivé signály najmä pri práci na spodných pásmach, ak zdroj nemá účinný sieťový filter. Touto cestou môže prenikať aj rušenie z iných zariadení, najmä spínaných zdrojov a regulátorov kotlov, motorov, stmievačov žiaroviek a pod.

Rušenie priamym vyžarovaním

Rušenie priamym vyžarovaním je pomerne zriedkavé, najčastejšie sa vyskytuje pri použití napäťovo budených antén, antén s drôtovým alebo rebríčkovým napájaním. Chúlostivé sú naň hlavne staršie zariadenia, ktoré nemajú interné tienenie obvodov. Sem patrí aj prienik signálu do videozosilňovača z pásma 3,5 MHz. Videozosilňovač spracováva frekvencie od 50 Hz až do 5,5 MHz a pásmo 3,5 MHz spadá do jeho rozsahu. Rušenie vyžarovaním môžu spôsobovať aj prebudené výkonové zosilňovače vysielača, ktoré skreslia signál, a tým produkujú nežiaduce frekvencie.

9.3 Opatrenia proti rušeniu

Zamedziť rušeniu, alebo ho aspoň minimalizovať, je možné viacerými spôsobmi, jednak na strane vysielača, alebo na strane prijímača.

Filtre na amatérskej stanici

Prvým predpokladom je odstránenie vyžarovania všetkých nežiaducich frekvencií z vysielača. To sa dosahuje použitím selektívnych obvodov s dostatočným útlmom mimo pracovných frekvencií za zmiešavačmi, filtrami na výstupe zariadenia a dokonalým filtrovaním aj v sieťovom prívode. Preto je vhodné používať na prispôsobenie antén radšej dolnopriepustné filtre ako hornopriepustné. Taktiež je vhodné, hlavne na výstupe výkonnejších KV vysielačov, používať dolnopriepustné filtre s hraničnou frekvenciou okolo 40 MHz. Netreba sa báť straty výkonu. Dobre nastavený filter má menšie straty ako nevhodný konektor a pohybujú sa okolo 0,2 %. Pritom potlačenie nežiaducich produktov je približne 100-násobné.

Filtre na rušenom prístroji

Ak je vysielacie zariadenie v poriadku a rušenie sa stále prejavuje, je vhodné použiť odrušenie aj na strane rušeného zariadenia. V prípade TV je to najmä použitie pásmových zádrží pre amatérske pásma, galvanické oddelenie antény od prijímacieho zariadenia, napríklad vf transformátorom s tienením medzi vinutiami, a podobne. Taktiež je vhodné vyskúšať uzemnenie kovovej skrinky rušeného zariadenia, ak je použitá, prípadne zapojiť sieťový filter alebo navinúť tlmivky z prívodných káblov na ferit (napájacie, mikrofónne, reproduktorové, ovládacie, dátové káble a pod.).

Odstránenie väzby

Na odstránenie väzby je vhodné vzdialiť anténové vodiče a anténové káble čo najďalej od rušeného zariadenia. Sem patrí aj spomínané oddelenie pomocou vf transformátora. Väzba niekedy vzniká aj cez nevhodné uzemnenie zariadení (ústredné kúrenie a pod.). V tomto prípade sa NESMIE odstraňovať pripojenie ochranného vodiča, aj keby to bol spôsob na odstránenie rušenia.

Tienenie

Tienenie je spôsob, ktorý je konštrukčne pomerne náročný a je vhodné, ak ho realizuje výrobca. V amatérskych podmienkach je tienenie realizovateľné vlastne iba použitím tienených vodičov a tienených konektorov. Dopĺňať tienenie do už hotových zariadení môže iba osoba s vysokou elektrotechnickou kvalifikáciou, ktorá vie posúdiť a odstrániť nežiaduce účinky takéhoto tienenia.

Oddelenie vysielacej a TV antény

Oddelenie antén vysielača a TV je samozrejmou požiadavkou. Treba sa vystríhať najmä koncov vysielacích antén kotvených v blízkosti TV antény. Menším rizikom je stred polvlnového dipólu ako jeho koniec.

Vyhýbať sa používaniu na konci napájaných antén

Pri použití antén napájaných na konci, teda napäťovo, hrozí riziko rušenia silným poľom. Preto sa takýmto anténam snažíme vyhýbať a používame ich iba núdzovo, napríklad pri prevádzke na prechodnom stanovisku a podobne.

Minimálny výkon

Ďalším spôsobom ako minimalizovať rušenie je používanie minimálnych výkonov. Je zbytočné na miestne spojenia používať výkon 100 a viac wattov, len aby sme dostali report 59 +40 dB, ak nám na spoľahlivé spojenie a report 59 stačí napríklad 10 W. Nielenže tak znížime rušenie, ale aj ušetríme na účte za elektrinu.

Dobré uzemnenie

Základom minimálneho rušenia je aj dobrá vf zem. Sem patrí najmä prepojenie vysielacích zariadení do jediného bodu, ktorý spojíme s kvalitným uzemnením čo najširším vodičom. Výborne sa osvedčilo opletenie z hrubého koaxiálneho kábla. Pri dlhých zemniacich vodičoch býva vhodné vyladiť takýto vodič sériovým rezonančným obvodom. Odporúča sa aj uzemnenie koaxiálnym káblom, kde stredný vodič a tienenie sú premostené na oboch koncoch kondenzátormi 1nF až 4n7. Koaxiál môže mať údajne ľubovoľnú dĺžku.

Obr. 65. Zemniace pomôcky

Sociálne aspekty (dobré vzťahy so susedmi)

Pri všetkých problémoch s rušením je potrebné pristupovať k ich riešeniu taktne. Najvhodnejšie je pokúsiť sa o rozumný dohovor so sťažovateľom a nájsť schodnú cestu na odstránenie rušenia aj v prípade, ak rušenie nevzniká našou vinou. V takomto prípade je vhodné vysvetliť rušenej osobe, že naše zariadenie vyhovuje platným normám (samozrejme musí to byť pravda) a máme snahu o odstránenie rušenia, aj keď to nie je našou povinnosťou. Je vhodnejšie preukázať dobrú vôľu ako dotyčného odbiť výrokom „to nie je moja starosť...“. Ak nemôžeme nájsť cestu k odstráneniu rušenia, nebojme sa pozvať odrušovaciu službu Telekomunikačného úradu. Pracovníci tejto služby sú vybavení prístrojmi, ktoré my k dispozícii nemáme, a často majú aj dosť skúseností na to, aby dokázali poradiť. Dokonca sú oprávnení vyhlásiť aj rušené zariadenie za nespôsobilé, a tým nám dať do ruky vážny argument. Pamätajme si, že dobré vzťahy so susedmi sú nazaplatiteľné.

KAPITOLA 10 – BEZPEČNOSŤ

10.1 Ľudské telo

Ľudské telo sa z hľadiska elektrického prúdu správa ako rezistor s hodnotou cca 2 kΩ, ktorý bez poškodenia znáša prúdy do 10 mA, rizikom sú prúdy okolo 30 mA a pri prúdoch nad 80 mA sa spravidla nenávratne poškodzuje. Z Ohmovho zákona si jednoducho vypočítame, že pri dotyku s napätím 230 V tečie ľudským telom prúd okolo 115 mA, čo už je hodnota vysoko nad hranicou neovládateľných kŕčov (okolo 80 mA), pri ktorých nie sme schopný prerušiť dotyk.

Následky zásahu elektrickým prúdom

Pri posudzovaní následkov zásahu elektrickým prúdom musíme pri prúdoch nad 15 mA brať do úvahy aj to, či ide o prúd jednosmerný alebo striedavý. Pri jednosmernom prúde dochádza k stiahnutiu srdcového svalu kŕčom, pri striedavom prúde sa srdce snaží rozkmitať podľa frekvencie prúdu. Ak uvažujeme s kľudovou tepovou frekvenciou srdca 70 až 80 úderov za minútu, zodpovedá to približne frekvencii 1,3 Hz. Pri dotyku s frekvenciou siete 50 Hz je srdcový sval neprimerane namáhaný, dochádza k fibrilácii. Preto je striedavý prúd technických frekvencií nebezpečnejší ako jednosmerný. Pri striedavých prúdoch vysokých frekvencií sa neprejavuje prienik do organizmu, ale prúd prechádza povrchom tela a spôsobuje hlavne popáleniny.

Predbežné opatrenia proti zásahu elektrickým prúdom

Najlepším opatrením proti zásahu elektrickým prúdom je dokonalá izolácia a spojenie krytov a šasi s ochranným vodičom. V súčasnosti je veľmi populárne použitie prúdových chráničov, ktoré obmedzujú poruchové prúdy väčšie ako cca 20 mA. Ako doplnková ochrana sa využíva prepojenie kovových krytov zariadení do jedného bodu, ktorý spojíme so zemou.

Poskytovanie prvej pomoci pri zásahu elektrickým prúdom

Postup:

a) Postihnutého dostaneme z dosahu elektrického prúdu

b) Ak postihnutý nedýcha, zavedieme umelé dýchanie

c) Ak nie je hmatateľný pulz, začneme nepriamu masáž srdca

d) Privoláme lekára

Ad a) Postihnutého dostaneme z dosahu elektrického prúdu:

- vypnutím prúdu (vypneme príslušný vypínač, istič, vytiahneme zástrčku zo zásuvky),

- odsunutím vodiča, odtiahnutím postihnutého pomocou izolačného predmetu (suché drevo, suchý odev, suchý povraz a podobne – nikdy nie vlhkým alebo vodivým predmetom)

- prerušením vodiča (preseknutím sekerou s izolačným poriskom /suchým/, izolovanými kliešťami a pod.)

Nedotýkame sa holou rukou tela postihnutého ani vlhkých častí jeho odevu. Ak je to možné, pracujeme iba jednou rukou. Postihnutého zaistíme pred pádom po prerušení prúdového okruhu.

Skontrolujeme zdravotný stav postihnutého, ak je pri vedomí, uložíme ho do kľudu, nedovolíme vykonávanie žiadnych činností, privoláme lekársku pomoc.

Ad b) Ak postihnutý nedýcha, zavedieme umelé dýchanie:

- zakloníme hlavu postihnutého čo najviac dozadu

- stlačíme mu nos, široko otvorenými ústami obomkneme ústa (nos) postihnutého

- nadýchneme sa a hlboko vydýchneme do úst postihnutého asi 10-krát po 1 sekunde.

Ďalej pokračujeme rýchlosťou 12 až 16 vdychov za minútu. Pritom sledujeme dýchacie pohyby hrudníka postihnutého!

Obr. 66. Umelé dýchanie

Ad c) Ak nie je hmatateľný pulz, začneme nepriamu masáž srdca:

Postihnutý musí ležať na chrbte, na pevnej podložke, záchranca kľačí pri pravej (ľavej) ruke postihnutého. Zápästie pravej ruky položíme dlaňou na dolnú časť hrudnej kosti (tam kde končí), prsty smerujú k ľavému (pravému) lakťu postihnutého tak, aby sa nedotýkali hrudníka.

Ľavú ruku položíme naprieč cez pravú a hmotnosťou tela stláčame vystretými rukami hrudnú kosť smerom k chrbtici do hĺbky 4 až 5 cm, asi 80-krát za minútu.

Ak oživujú dvaja, na päť stlačení hrudnej kosti pripadá jeden vdych do pľúc. Ak oživuje iba jeden, potom na 15 stlačení pripadajú dva vdychy. Pri stláčaní hrudnej kosti nevykonávajte vdych.

Obr. 67. Nepriama masáž srdca

10.2 Sieťové napájanie

Sieťové napájanie je najbežnejším napájaním zariadení v domácnosti. V našich podmienkach používame napájanie 230 V/50 Hz pri jednofázovom napájaní alebo 3 x 400 V pri trojfázovom napájaní.

Rozdiel medzi krajným (fázovým), stredným (neutrálnym) a ochranným (zemniacim) vodičom

V rozvodoch sa vyskytujú tri druhy vodičov – krajný (v starej terminológii fázový), stredný (neutrálny) a ochranný. Krajný vodič sa označuje písmenom L a pri izolovaných vodičoch hnedou, čiernou alebo šedou farbou. Neutrálny vodič je označovaný písmenom N a svetlomodrou farbou. Ochranný vodič je označený kombináciou písmen PE a žlto-zelenou farbou. V starších rozvodoch sa namiesto neutrálneho vodiča používa kombinovaný neutrálny a ochranný vodič označený písmenami PEN a žlto-zelenou farbou. Vodiče slúžiace na pripojenie zariadenia s kovovými krytmi a šasi musia mať tri vodiče, jeden pre krajný, jeden pre neutrálny a jeden pre ochranný prívod.

Význam dobrých spojení so zemou

Jedným z najdôležitejších bezpečnostných opatrení je dokonalé spojenie všetkých vodivých častí, dostupných pri obsluhe, s ochranným vodičom. Odpor medzi dutinkou ochranného vodiča vo vidlici a kovovou dostupnou časťou musí byť menší ako 0,2 Ω pri dĺžke kábla do 3 m. Odpor sa musí merať prúdom aspoň 0,2 A. To zabezpečí, že ani v prípade poruchy sa na kryte neobjaví nebezpečné napätie, kým príde k prerušeniu elektrického obvodu istiacim prvkom (poistka, istič).

Rýchle a pomalé poistky, hodnoty poistiek

Poistky sú ochranné súčiastky v elektrickom obvode. Ich úlohou je zabrániť, aby obvodom tiekol väčší ako stanovený prúd. Poistky chránia elektrické zariadenie pred poškodením, zničením alebo pred vznikom požiaru. Obsahujú tenký vodič, ktorý je vyrobený tak, aby sa pri určitej hodnote prúdu roztavil. Okrem prúdových hodnôt sa poistky líšia aj rýchlosťou vypínania. Tá môže byť rýchla, obyčajná a pomalá. Rýchle poistky sa používajú na ochranu zariadení, pri ktorých by aj krátky nadprúd mohol spôsobiť škody. V ostatných zariadeniach sa používajú obyčajné poistky a v obvodoch, ktoré majú pri štarte krátkodobo veľké odbery (napr. motory), používame pomalé poistky. Poistky sa nesmú opravovať, musia sa vymieňať za nové. V súčasnosti sa častejšie používajú ističe. Ističe na rozdiel od poistiek neobsahujú vodič, ktorý sa roztaví, ale elektromagnet pritiahne kotvu, a tým preruší obvod. Prerušenie obvodu je zaistené západkou, ktorá kotvu udrží vo vypnutej polohe Ističe sa v prípade poruchy nemusia v obvode meniť, stačí ich znovu natiahnuť. Poistky aj ističe sa vyrábajú v hodnotách: 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25 A. Sú to bežné hodnoty používané v domácnostiach. Hrubo sú vyznačené najčastejšie používané hodnoty.

10.3 Nebezpečenstvá

Rádioamatérske zariadenia okrem dotyku s krajným (fázovým) vodičom skrývajú aj ďalšie riziká. Je tu možnosť popálenia vysokofrekvenčným prúdom pri dotyku s výstupným obvodom vysielača alebo antény. Pri väčších výkonoch je možnosť popálenia aj pri dotyku s izolovaným vodičom vf prúdu. Pri neizolovaných vodičoch dokáže za určitých okolností popáliť aj výkon 5 W.

Vysoké napätie

Ďalším zdrojom nebezpečenstva je vysoké napätie v elektrónkových zariadeniach a hlavne v koncových stupňoch, kde sa používa napätie aj niekoľko kV. Preto je nutné, aby pri odkrytovaní takéhoto zariadenia zvláštny vypínač odpojil vysoké napätie. Väčšina amatérskych konštruktérov na toto bezpečnostné opatrenie zabúda.

Nabitý kondenzátor

Aj pri odpojení vysokého napätia si treba dať pozor na náboj, ktorý sa môže udržať na kondenzátoroch v obvode vysokého napätia. Väčšinou sa tu používajú filtračné kondenzátory s pomerne veľkými kapacitami a náboj na týchto kondenzátoroch môže spôsobiť vážny úraz alebo aj smrť

10.4 Blesk

Blesk je výboj statickej elektriny, ktorá sa nahromadí v mrakoch. Táto statická elektrina má veľmi veľkú energiu a veľmi vysoké napätie. Toto napätie sa snaží vybiť oproti zemi alebo inému mraku.

Nebezpečenstvo

Nebezpečenstvo blesku spočíva v tom, že sa snaží vybiť najmä oproti vyčnievajúcim vodivým predmetom. Takýmto vodivým predmetom je aj naša anténa alebo stožiar, na ktorom je upevnená. Pri preskoku blesku do takéhoto vodiča sa tento snaží dostať do zeme cestou najmenšieho odporu a tu je práve zapojené naše zariadenie. Pri zásahu antény bleskom zariadenie prakticky nikdy neodolá a zmení sa na kôpku ohoreného šrotu. Horšie je, ak v tej dobe držíme v ruke mikrofón, telegrafný kľúč, alebo máme na ušiach slúchadlá. V takom prípade obvykle nasledujeme príklad zariadenia. A dobrých rádioamatérov je tak málo...

Ochrana

Ochrana pred účinkami blesku spočíva hlavne v uzemnení antény v prípade, že v našom blízkom okolí je búrka. Veľmi dôležité je, aby aj stožiare a ostatné body, o ktoré je anténa upevnená, boli chránené bleskozvodom. Samozrejme, ak sa blíži búrka, nestačí anténu len uzemniť, treba tiež odpojiť prívod antény od zariadenia. Ani potom sa zariadenia zbytočne nedotýkame. Nebezpečným totiž môže byť aj naindukované napätie, ktoré sa do antény dostane aj bez priameho zásahu bleskom. Pritom ale, každá anténa, ktorá má kovovú konštrukciu, musí byť pripojená na bleskozvod. Ak to nie je možné z konštrukčných dôvodov, musí byť chránená iskrišťom alebo aj bleskoistkou.

Uzemňovanie zariadenia

Uzemňovanie zariadení je dôležité nielen z bezpečnostného hľadiska, ale (a to je rovnako dôležité) aj z pohľadu lepšieho vyžarovania rádiových vĺn a zníženia možnosti rušenia iných zariadení. Zásadou je, že všetky zariadenia, ktoré používame pri vysielaní, je nutné uzemňovať do jedného bodu, ktorý je dokonale spojený so zemnou sústavou. Toto uzemnenie musíme viesť od každého zariadenia do zemniaceho bodu samostatne, širokým alebo hrubým vodičom. Osvedčilo sa opletenie z hrubého koaxiálneho kábla (pančucha). Nemôžeme sa spoliehať na uzemnenie cez rozvodnú sieť. V prípade použitia počítača na amatérskej stanici je vhodné uzemniť aj skriňu počítača, ale dátové, prípadne zvukové signály oddeliť optočlenmi alebo transformátormi.