CURSUS VOOR DE N-VERGUNNING RADIOZENDAMATEUR

Transcriptie

1 CURSUS VOOR DE N-VERGUNNING RADIOZENDAMATEUR door Frans van Venrooij, PAoVRO De Romeo Foxtrot vereniging heeft van bovengenoemde toestemming om dit les-materiaal te mogen gebruiken Onze Dank daarvoor

2 Hoofdstuk 1. Electriciteitsleer, Electromagnetisme en Radio Theorie 1.1 Stroomgeleiding - Geleider, halfgeleider, isolator We kunnen de ons omringende stoffen in drie groepen verdelen als we kijken naar de mogelijkheid om electrische stroom te geleiden. 1) Geleiders 2) Halfgeleiders 3) Isolatoren Geleiders zijn in staat om de electrische stroom zeer goed te geleiden. Voorbeelden van geleiders zijn: - Metalen - Electrolieten - Geioniseerde gassen Bij metalen zwerven er tussen de atomen van het metaal vrije electronen rond. Deze vrije electronen behoren oorspronkelijk tot een atoom, maar hebben hier nauwelijks binding mee en komen dus gemakkelijk los. Normaal is een atoom electrisch neutraal, d.w.z. de negatieve lading van de electronen compenseert de positieve lading in de kern van het atoom. Verwijdert zich een electron van het atoom, dan wordt een positive lading niet meer gecompenseerd door de negatieve lading van het electron, dat zich heeft verwijderd. Het restant van het atoom is dan positief en er zwerft ergens een negatief electron rond. De atomen trillen rond een bepaalde evenwichtstand. Naarmate de temperatuur hoger is zijn de trillingen heftiger. Bij het absolute nulpunt, graden Celcius, staat alles stil en kunnen de electronen zich gemakkelijk door het metaal bewegen. Naarmate de temperatuur toeneemt en de trillingen van de atomen heviger worden, neemt ook de weerstand toe die de electronen ondervinden als deze zich in een bepaalde richting willen bewegen. De electronen botsen met de trillende atomen en worden van richting veranderd. Hoe krijgen we een electron in een bepaalde richting in beweging? Door een batterij op het metaal aan te sluiten. De positieve aansluiting van de batterij zuigt de negatieve electronen weg en de negatieve aansluiting pompt electronen in de geleider. + en trekken elkaar aan, + en + stoten elkaar af; - en - doen dit ook. Electrolieten zijn oplossingen van zout, zuur of loog in water. Het zout-, zuur- of loogmolecuul splitst zich in water in positive en negatieve deeltjes, die we ionen noemen. Bijvoorbeeld, keukenzout, NaCl, splitst zich in water in een positief natrium-ion, Na +, en een negatief chloor-ion, Cl -. Deze positief en negatief geladen ionen zorgen voor de geleiding. Zij bewegen zich door het electroliet als we er een spanning op zetten, de positieve ionen naar de pool de negatieve ionen naar de + pool. In geioniseerde gassen, de naam zegt het al, hebben we ook positieve en negatieve ionen, die hetzelfde doen als de ionen in een electroliet. Bij geleiders beschikken we over erg veel ladingsdragers (electronen en/of ionen). Bij halfgeleiders zijn er erg weinig ladingsdragers. Bij isolatoren zijn er helemaal geen ladingsdragers. Voorbeelden van halfgeleiders zijn: - vochtig hout - vochtig papier - kunststof gevuld met koolstof - verontreinigd silicium of germanium

3 Voorbeelden van isolatoren zijn: - glas - porcelein - bakeliet - olie - eboniet - steen - keramiek Vrije electronen zorgen in een metaal voor de geleiding van de electrische stroom. Als de vrije electronen, de ladingsdragers, zich allemaal in een bepaalde richting bewegen spreken we van electrische stroom. - Stroomsterkte, spanning en weerstand Zoals we in de vorige paragraaf al zagen worden de electronen gehinderd door de trillende atomen op hun weg van naar +. Dit uit zich in een zekere weerstand voor de stroom. Deze weerstand is voor elk materiaal anders (andere, zwaardere of lichtere atomen). Voordat we verder gaan moeten we even een historische misser toelichten. Vroeger heeft men afgesproken dat de stroom van + naar loopt, en ging men uit van ladingsdragers, die positief waren. Later bleken de ladingsdragers negatief geladen electronen te zijn. In feite loopt er dus een stroom van negatief geladen electronen van naar +. Een denkbeeldige stroom van positief geladen deeltjes (met een even grote lading als de electronen, maar dan positief) heeft hetzelfde effect. We volharden in de historische fout en zeggen de stroom loopt van + naar -. Om de weerstand te overwinnen en de stroom te laten lopen, moeten we een kracht uitoefenen op de ladingsdragers. Dat doen we met behulp van een electrische spanning. - De eenheden ampere, volt en ohm De sterkte van de stroom wordt uit gedrukt in Amperes, de spanning in Volts en de weerstand in Ohms Er is, als we deze eenheden toepassen, een relatie tussen de sterkte van de stroom (ofwel stroomsterkte), de electrische spanning en de weerstand. Deze relatie noemen we de wet van Ohm. (het schemateken links naast de R is het schema teken voor een weerstand) - Wet van Ohm De wet van Ohm luidt: De spanning over de weerstand is gelijk aan de stroom door de weerstand vermenigvuldigd met de weerstandswaarde van de weerstand (Denk aan de eenheden). In formule: U=I*R of I=U/R of R=U/I. Volgens de wet van Ohm hebben we, a) een spanning van 1 volt over een weerstand van 1 ohm als er door die weerstand een stroom loopt van 1 ampere b) een stroom van 1 ampere door een weerstand van 1 ohm als er over die weerstand een spanning staat van 1 volt c) een weerstand van 1 ohm als er over die weerstand een spanning staat van 1 volt en er door die weerstand een stroom loopt van 1 ampere - Electrisch vermogen Als er een stroom door een weerstand loopt wordt deze warm. Er wordt dus electrische energie omgezet in warmte. Men zegt dan, er wordt vermogen gedissipeerd in de weerstand. Dit vermogen P is gelijk aan de stroom I door de weerstand vermenigvuldigd met de spanning U over de weerstand.

4 Dus P= U*I Volgens de wet van Ohm is U= I*R vullen we dit voor U in, in de formule voor het vermogen dan vinden we: P=U*I=I*R*I=I 2 R. Volgens de wet van Ohm is I=U/R vullen we dit voor I in, in de formule voor het vermogen dan vinden we: P=U*U/R=U 2 /R. - De eenheid watt Het vermogen wordt uitgedrukt in watts, indien in de formule voor het vermogen de spanning uitgedrukt wordt in volts, de stroom in amperes en de weerstand in ohms. In een weerstand wordt een vermogen van 1 watt gedissipeerd als de stroom door de weerstand 1 ampere is en de spanning over de weerstand 1 volt bedraagt Of in een weerstand van 1 ohm, waardoor een stroom van 1 ampere loopt wordt een vermogen gedissipeerd van P=I 2 R=1 2 *1=1watt. De spanning over de weerstand bedraagt dan ook 1 volt. 1.2 Bronnen Misschien heb je weleens met een luidspreker geexperimenteerd. Sluit je op een luidspreker een batterij aan, dan moet het je opvallen dat de conus alleen naar voor of naar achter beweegt en dan stil blijft staan. Of de conus naar voor of naar achter gaat wordt bepaald door welke aansluitdraad van de luidspreker, aangesloten is op de + en welke aangesloten is aan de -. Verwisselen we de draden dan gaat de conus de andere kant op. Sluiten we een toongenerator aan op de luidspreker dan gaat de conus heen en weer en dat voel je als je de conus voorzichtig licht met een vinger aanraakt. Hoe kunnen we dat verklaren? Bij een batterij vloeit de stroom in een bepaalde richting. De stroom verlaat de batterij aan de + pool vloeit door de liudspreker naar de pool terug in de batterij. Er loopt dan een gelijkstroom en de batterij noemen we een gelijkspanningsbron. Bij de toongenerator loopt de stroom afwisselend de ene kant op en vervolgens de andere kant enz. We spreken dan van een wisselstroom en de toongenerator is een wisselspanningsbron. We kunnen dus onderscheid maken tussen gelijkspannings- en wisselspanningsbronnen. - Serieschakeling van spanningsbronnen Voorbeelden: batterij, accu. Beide bestaan uit een serieschakeling van meerdere elementen of cellen. Dit doen we om een hogere spanning te verkrijgen, want de spanning van een element is zelden hoog genoeg om een apparaat te voeden. - Batterij De electrische spanning in een element of cel wordt veroorzaakt door een chemische reactie. De spanning van een element of cel hangt af van de gebruikte materialen. Het principe is altijd hetzelfde, 2 metalen waartussen een zuur of een zout aanwezig is. Een enkel element of cel van een batterij heeft een spanning van ca 1,5 volt, een cel van een loodaccu heeft een spanning van ca 2 volt. Accu s zijn oplaadbaar. Een paar schematekens: a) een element of cel: b) een batterij: Als we een aantal elementen op de juiste manier in serieschakelen krijgen we een hogere spanning. We moeten dan de + van het ene element met de van het andere element verbinden, enz. Als we op die manier 6 cellen van 2 volt in serieschakelen (zoals bij een auto-accu) hebben we een spanning van 12 volt. Batterijen en accu s gebruiken we bij toepassingen waar lage spanningen aan de orde zijn en die ook portabel of mobiel gebruikt worden. Voor andere toepassingen maakt men gebruik van het lichtnet.

5 - Lichtnet Het lichtnet is een wisselspanningsbron. Het schemateken voor een wisselspanningsbron is hiernaast afgebeeld: De wisselspanning van het lichtnet wordt opgewekt in centrales en via kabels en transformatoren (om de spanning te verhogen of te verlagen) naar ons huis gevoerd. In de meterkast komt dan de nuldraad en een fasedraad het huis binnen. De nuldraad (blauw) is in het transformatorhuisje in de wijk verbonden met aarde. De fasedraad (bruin) voert een wisselspanning van 230 volt. Vlak bij de meterkast is een aardelectrode in de grond geslagen. Hieraan is de draad van de veiligheidsaarde (geel/groen) verbonden. Deze 230 volt is meestal niet geschikt om de electronica van onze huishoudelijke apparatuur te voeden. In deze apparaten zit dan meestal een zogenaamde transformator of trafo die de spanning op het gewenste niveau brengt en eventueel nog een gelijkrichter als de gevraagde spanning een gelijkspanning moet zijn. 1.3 Radiogolven - Radiogolven als electromagnetische golven Radiogolven zijn net als licht electromagnetische golven, alleen de golflengte van het licht is vele, vele malen kleiner als de golflengte van de radiogolven. De antenne van een zender zendt dus een electromagnetische golf uit. Hoe moeten we ons zo n electromagnetische golf voorstellen? Een electromagnetische golf,de naam zegt het al, bestaat uit een electrische component en een magnetische component. Bovenstaande tekening is een momentopname van de electromagnetische golf in de ruimte; in deze tekening is de magnetische component aangeduid met H en de electrische component met E. Deze twee componenten staan loodrecht op elkaar zoals ook in de tekening te zien is. Het magnetisch veld H is evenwijdig met de z-as, het electrisch veld E is evenwijdig met de y-as. De golf plant zich voort evenwijdig aan de x-as naar rechts. Hoe moet je je dit voorstellen? De golfvormige H en E velden bewegen zich naar rechts langs de x-as. In het snijpunt van x-, y- en z-as worden de H en E velden steeds aangevuld, want daar staat de antenne die de radiogolf uitstraalt. - De voortplantingssnelheid en het verband hiervan met de frequentie en met de golflengte Een electromagnetische golf plant zich in de ruimte voort met de lichtsnelheid en die is m/sec of km/sec. Dat doen radiogolven dus ook want ook dat zijn electromagnetische golven. Wat is de frequentie f van een periodiek signaal?

6 De frequentie f is gelijk aan het aantal trilingen per seconde. Hoe lang duurt een trilling? Antwoord: 1/f seconden, we noemen dit ook wel de periodetijd T, dus T=1/f De golflengte is de afstand die de golf in een periodetijd aflegt. De periodetijd is T=1/f; de voortplantingssnelheid c = m/sec De golf heeft in de periodetijd c*1/f = c/f m afgelegd, dus de goflengte λ = c/f m of /f m - Polarisatie Het begrip polarisatie heeft betrekking op de stand van het electrisch veld in een electromagnetische golf. Is het electrisch veld vertikaal gericht dan spreekt men van vertikale polarisatie. Is het electrisch veld horizontaal gericht dan sprekt men van horizontale polarisatie. Dit is van belang bij een verbinding tussen twee stations op de VHF- en hogere banden, omdat daar de verbinding plaats vindt via een directe golf. Zowel zend- als ontvangstantenne moeten dezefde polarisatie richting hebben. Staan de polarisatie richtingen loodrecht op elkaar dan heeft men theoretisch geen ontvangst, in de praktijk ontvangt men een sterk verzwakt signaal. 1.4 Sinusvormige signalen - De grafische voorstelling in de tijd. Men kan de ontwikkeling van een grootheid, bijvoorbeeld het aantal inwoners in Nederland, in te tijd op twee manieren weergeven: a) in tabelvorm b) in een grafiek De laatste wijze van weergeven biedt direct zicht op hoe de ontwikkeling is geweest en geeft ook aan welke kant het op gaat. We gaan deze grafische manier van weergeven eens toepassen op sinusvormige signalen, bijvoorbeeld op de spanning van het lichtnet of het uitgangssignaal van een signaalgenerator; beide leveren een sinusvormige spanning of als we er een weerstand op aansluiten een sinusvormige stroom. Hoe ziet zo n sinusvormig signaal eruit? Een wisselstroom is een periodiek verschijnsel, dat wil zeggen dat het zich steeds herhaald. Enkele begrippen: Links staat het kleinste deel van de grafische voorstelling van een sinusbeweging welke nog net past in het herhalen. Dit noemen we een periode. De tijd die een periode duurt noemen we de periodetijd, aangeduid met de letter T De maximale uitwijking noemen we de amplitude. - Frequentie De frequentie f is het aantal perioden per seconde, dus f = 1/T. - De eenheid hertz De frequentie wordt uitgedrukt in hertz, afgekort hz. In de radio techniek is dit een erg kleine eenheid. Daarom werkt men daar vaak met khz = 1000 hz of Mhz = hz of Ghz = hz. 1.5 Audio en digitale signalen - Audiosignaal Audiosignalen liggen in het hoorbare frequentiegebied, dat zich uitstrekt van 16 hz tot 20 khz. Het audiosignaal zoals bijvoorbeeld de stroom door een luidspreker is wel periodiek maar in het algemeen niet sinusvormig. Het is gecompliceerder van vorm, zoals op een oscilloscoop zichtbaar gemaakt kan worden, zie het stroom-tijd diagram in onderstaande figuur. Het audiosignaal verandert net zoals alle analoge signalen continu van vorm en grootte en kan oneindig veel waarden aannemen. Een zuivere sinus bevat slecht een frequentie. Wiskundig kan men bewijzen dat een niet sinusvormig periodiek signaal is opgebouwd uit een sinusvormig signaal waarvan de frequentie gelijk is aan de frequentie van het periodieke niet-

7 sinusvormige signaal (de grond-golf) en daarnaast uit vele I sinusvormige signalen waarvan de frequenties veelvouden zijn van de frequentie van het periodieke niet-sinusvormige signaal. Deze laatste componenten bepalen de klankkleur van het geluid dat uit de luidspreker komt en noemen we harmonischen. Dit kunnen we zichtbaar maken met een spectrumanalyser, zoals te zien is op het volgende plaatje. freq Ruis, gegenereerd in de versterker, evenals andere storingen vervormen het signaal en zullen hoorbaar zijn in de luidspreker. Elke component van een electronische schakeling genereert ruis. Vooral de bijdrage van de ingangstrap is duidelijk merkbaar omdat deze ruis ook nog eens maximaal versterkt wordt. Daarom past men in ingangstrappen ruisarme componenten toe. Dit ruis en storingsprobleem is het grootste nadeel van een analoog signaal. Een digitaal signaal heeft dit probleem niet! Een zuiver sinusvormig signaal bevat maar een frequentie Een periodiek niet-sinusvormig signaal is opgebouwd uit een grondgolf en harmonischen Een analoog signaal kan oneindig veel waarden aannemen en is erg gevoelig voor ruis en storing - Digitaal signaal Het analoge audio signaal, afkomstig van een microfoon aangesloten op de geluidskaart van een PC wordt in die geluidskaart omgezet in een digitaal signaal. Hoe gebeurt dit? Het analoge signaal wordt eerst versterkt en dan in hoog tempo afgetast en gemeten. Dit gebeurt in een analoog digitaal converter (ADC). Elke gemeten waarde wordt vervolgens in deze analoog digitaal converter om gezet in een digitaal signaal, hierbij wordt meestal gebruik gemaakt van het tweetallig of binaire stelsel. Microfoon Versterker A/D converter Buffer naar toepassing Wij zijn gewend tot 10 te tellen en gebruiken daarbij tien cijfers 0, 1, 2, 3 t/m 9. Bij 9 aangekomen beginnen we opnieuw en onthouden dat we al een keer tot 10 geteld hebben. In het 2-tallig of binaire stelsel doen we hetzelfde alleen hebben we nu maar twee cijfers, 0 en 1; dus als we bij 1 aangekomen zijn beginnen we opnieuw en onthouden dat we al een keer tot 10 geteld hebben. 10 in het binaire stelsel = 2 in het 10-tallig stelsel. Dus = 1*128+0*64+1*32+0*16+1*8+0*4+1*2+0*1 = 170 Een cijfer in het binaire systeem noemt men een bit 0 en 1 zijn eenvoudig weer te geven bijvoorbeeld met aan of uit, 0 volt of 5 volt spanningsniveau, enz Stel we hebben een acht bits ADC waarvan de ingangsspanning maximaal 250 mv bedraagt en we vinden op de acht lijnen van de uitgang dan betekent dit een ingangsspanning 170 mv. De maximale spanning die de ADC kan omzetten komt overeen met een digitaal uitgangssignaal gelijk aan = 255 en komt overeen met 255 mv op de ingang. Het oplossend vermogen, de kleinste variatie aan de ingang die leidt tot een verandering aan de uitgang, is 5 mv. Digitale signalen kunnen serieel of parallel getransporteerd worden. Serieel betekent over een draad komen de bitjes in de tijd gezien achter elkaar, parallel betekent elk bitje heeft zijn eigen draad (bovenstaande ADC heeft acht uitgangen) en de acht bitjes komen in de tijd gezien gelijktijdig ieder over een andere draad.

8 -De grafische voorstelling in de tijd bit serieel parallel tijd Hoe ziet een digitaal signaal eruit? In nevenstaande figuur is het binair getal = 170 in het 10-tallig stelsel, zowel parallel als serieel, weergegeven. Men ziet dat bij parallel transport de bitje gelijktijdig verzonden worden, bij serieel transport gaan de bitjes achter elkaar. Waarom is een digitaal signaal ongevoelig voor ruis en storing? Onderstaande figuur geeft het antwoord. We zien dat een binaire 1 wat spanningsniveau betreft ligt tussen 2,4 en 5 volt. Als een binaire 1 overeenkomt met 5 volt mogen de stoorspulsjes maximaal 2,6 volt zijn voor dat men in het ongedefinieerde gebied komt; 2,6 volt is erg veel voor een stoorsignaal. Een soortgelijke redenering geldt voor de binaire 0. bit Gemoduleerde signalen Bij het moduleren brengen we de informatie die we willen overzenden (spraak, muziek, data, enz) aan op de draaggolf. We kunnen dit doen op 3 manieren: a) door de amplitude van de draaggolf in het ritme van het laagfrequent signaal (informatie) te varieren. Dit noemen we amplitidemodulatie en wordt in de vergunningsvoorschriften aangeduid met A3E. b) door de frequentie van de draaggolf in het ritme van het laagfrequent signaal (informatie) te varieren. Dit noemen we frequentiemodulatie en wordt in de vergunningsvoorwaarden aangeduid met F3E. c) door de fase van de draaggolf in het ritme van het laagfrequent signaal (informatie) te varieren. We gaan hier niet verder op in, want dit valt buiten het examenprogramma. - Voor- en nadelen van: tijd Amplitudemodulatie Een amplitude gemoduleerd signaal, AM signaal, wordt in de ontvanger met een AM-detector gedemoduleerd. Deze AM-detector bestaat uit een envoudige gelijkrichtschakeling, een diode en een condensator en een weerstand. Voordeel van Amplitude Modulatie - De detector in een ontvanger om AM-gemoduleerde signalen te detecteren is uiterst simpel. Stoorsignalen en ruis worden opgeteld bij de amplitude van het signaal. Aangezien de detector in de AMontvanger reageert op de amplitude, zal deze ook op ruis en storingen reageren. Nadeel van amplitude modulatie - Een amplitude gemoduleerd systeem is gevoelig voor storingen en ruis. In nevenstaande figuur is een hoogfrequente draaggolf gemoduleerd met een laagfrequent signaal bestaande uit een enkele toon weergegeven. Het AM-signaal komt tot stand door menging van het laagfrequent signaal (informatie) met het hoogfrequentsignaal (draaggolf). Bij dit proces ontstaan naast de draaggolf som- en verschilfrequenties. Een zender op 3750 khz die met een toon van 800 hz gemoduleerd wordt, levert: 3750 khz, de draaggolf ,8 = 3750,8 khz, de bovenzijband ,8 = 3749,2 khz, de onderzijband

9 De laatste twee frequenties noemen we de zijgolven. Wordt de draaggolf niet met een toon maar met een scala van signalen (spraak of muziek) gemoduleerd dan spreekt men van zijbanden inplaats van zijgolven. Kijken we eens naar het spectrum van het AM-signaal, d.w.z. we kijken welke frequenties er in het signaal zitten, bij modulatie met een enkele toon (links) en met spraak (rechts) f o -f i f o f o +f i f o - f o f o + De hoogdte toon in de spraak heeft een frequentie van ongeveer 3000 hz. Een AM-signaal neemt dan f (f ) = f 0 f = 6000 hz in beslag. Dit frquentiebeslag noemen we de bandbreedte. Nadelen van AmplitudeModulatie: - De bandbreedte van een AM-signaal is vrij groot - Het AM-signaal vevat 2 keer dezelfde informatie, lage en hoge zijband bevatten dezelfde informatie. - De draaggolf waar 50% van dehf- energie in zit bevat helemaal geen informatie Deze laatste drie nadelen zoijn op te heffen door gebruik te maken van EnkelZijBand modulatie, een verfijning van AmplitudeModulatie. EnkelZijBandmodulatie Met behulp van een balansmodulator en een zijbandfilter raken we de draaggolf en een zijband kwijt. fi Balans modulator BFO fo fo + fi fo - fi EZB filter fo + fi (verschilsignaal), het somsignaal wordt niet gebruikt. Een balansmodulator is een schakeling, die, als er een HF- en een LF-signaal aan wordt toegevoerd aan de uitgang signalen afgeeft waarvan de frequenties de som- en verschilfrequenties zijn van het oorspronkelijke HF- en LF-signaal, Dus f 0 + f i en f 0 - f i (de zijbanden) Met behulp van een zijbandfilter filteren we de zijband die we willen gebruiken er uit. In de ontvanger wordt met een aparte oscillator de draaggolf nagebootst en in de productdetector gemengd met het signaal. Het resultaat is het laagfrequentsignaal Voordelen van EZB-modulatie t.o.v. amplitudemodulatie - Het bandbreedte beslag van EZB-modulatie is de helft van het bandbreedte beslag van AM Bij EZB is er plaats voor twee keer zoveel zenders in een bepaald frequentie gebied als bij AM. -Alle energie komt terecht in in het informatiedragend signaal Vier keer zoveel als bij AM. - Omdat de bandbreedte in de ontvanger kleiner is, is het ruis niveau lager. Dat betekent dat de ontvanger gevoeliger is Nadeel van EZB - Zender en ontvanger zijn gecompliceerder, ook de detector in de ontvanger is gecompliceerd FrequentieModulatie Bij FrequentieModulatie, FM, wordt de frequentie van het HF-signaal in het ritme van het laagfrequentsignaal en evenredig met de grootte van het laagfrequentsignaal gevarieerd om een centrale frequentie. De amplitude van het HF-signaal blijft hierbij constant. Dit is in onderstaande figuur weergegeven.

10 Voordelen van FM Doordat de amplitude van het uitgezonden E-M veld constant is, is de kans op storing in apparatuur bij de buren beduidend kleiner. - Kans op storing in apparatuur bij buren veel kleiner - De bouw van een FM zender is beduidend eenvoudiger als de bouw van een AM of EZB zender Nadelen van FM - de FM-detector in de ontvanger is een tamelijk gecompliceerde schakeling (2 dioden enkele weerstanden en condensatoren en een speciale MF-trafo) - De bandbreedte van een FM dignaal is beduidend groter als dat van een AM of EZB signaal Bij het FM gemoduleerd signaal zijn er ook zijbanden. In onderstaande afbeelding is het frequentie spectrum van een FM signaal gemoduleerd met een enkele toon weergegeven. De afstand onderling tussen de diverse frequenties is gelijk aan f i (de laag frequente informatie). Theoretisch loopt het spectrum van een FM signaal door tot in het oneindige, maar de signa-len, links en rechts van de centrale frequentie, wor-den al snel zwakker. De bandbreedte van een FM amateurstation mag niet groter zijn als 12 khz. - Draaggolf, zijbanden en bandbreedte Draaggolf De draaggolf is het signaal waarop de laagfrequente informatie door modulatie bevestigd wordt. Bij AM en FM is de draaggolf aanwezig, bij EZB is de draaggolf doelbewust onderdrukt. AM EZB FM Zijbanden Bij AM vinden we een lage en een hoge zijband, beide bevatten dezelfde informatie. Bij EZB vinden we een lage of een hoge zijband, dus slechts een zijband Bij FM vinden we zowel onder als boven de draaggolffrequentie zijbanden. Bandbreedte Bij AM bedraagt de bandbreedte 6 khz Bij EZB bedraagt de bandbreedte 3 khz (in de praktijk worden filters toegepast met een doorlaat van 2,7 khz) Bij FM beperkt men de bandbreedte tot 12 khz 1.7 Vermogen - Gelijkstroom-ingangsvermogen In een voedingsapparaat wordt de wisselspanning van 220 Volt omgezet in een lagere of hogere gelijkspanning. Het vermogen bij deze lagere gelijkspanning is altijd lager dan het vermogen dat wordt opgenomen uit het lichtnet. De omzetting gaat altijd met verliezen gepaard. Daarom bestaat er het begrip opgenomen vermogen (in dit geval dus uit het lichtnet) en het begrip afgegeven vermogen. Stel het opgenomen vermogen is 100 watt en het afgegeven vermogen 80 watt dan is het rendement 80 %. Het rendement is gedefinieerd als {Puit/Pin}*100% en wordt uitgedrukt in %. Waar blijft het verschil 100 watt 80 watt = 20 watt? Dit verschil is het verlies dat optreedt bij de omzetting en komt vrij in de vorm van warmte.

11 - HF-uitgangsvermogen Stel we hebben een FM-zender. Deze zender wordt gevoed met een gelijkspanning van 12 volt en trekt dan een stroom van 6 ampere. Aan de uitgang levert deze zender dan 45 watt. Het gelijkstroom-ingangsvermogen is dan 6*12 = 72 watt Het HF-uitgangsvermogen was 45 watt. Het rendement van de zender is dan {45/72}*100 = 62,5 % Het verschil = 27 watt wordt omgezet in warmte. Het HF-uitgangsvermogen dient gemeten te worden op het tijdstip dat de omhullende van het HF-signaal op zijn maximum is (Peak Envelope Power, PEP) Bij een FM-signaal is dit altijd het geval. Bij een AM- of een EZB-signaal moet de vermogensmeter hier speciaal voor uirgerust zijn. De Romeo Foxtrot vereniging heeft van bovengenoemde toestemming om dit les-materiaal te mogen gebruiken Onze Dank daarvoor: Frans van Venrooij, PA0VRO

12 Hoofdstuk 2. Componenten 2.1 Weerstand Weerstanden zijn veel gebruikte componenten in de electronica en zijn vaak nodig om een electronische schakeling te laten werken. Weerstanden zijn in allerlei maten, uitvoeringen en waarden beschikbaar. Weerstanden bestaan meestal uit een kool- of metaalfilmlaagje dat op een speciale manier op een keramisch buisje is aangebracht. Op de einden van het buisje zijn twee metalen dopjes geplaatst, waaraan de aansluitdraden zijn bevestigd. Met een laser wordt in de kool- of metaalfilm een spiraal gebrand, die uiteindelijk samen met de dikte van de laag de waarde van de weerstand bepaalt. Weerstanden kunnen ook gemaakt zijn van zogenaamd weerstanddraad bestaande uit manganine, constantaan, of nikkeline. De bekende volumeregelaar is een regelbare weerstand; er bestaan ook instelbare weerstanden, bedoeld om eenmalig ingesteld te worden. - Weerstand De weerstand van een draadvormige geleider is afhankelijk van: a) de lengte van de draad (hoe langer de draad, hoe hoger de weerstand) b) de doorsnede van de draad (hoe dunner de draad, hoe hoger de weerstand) c) het soort geleider ( de soortelijke weerstand; in het hoofdstuk Stroomgeleiding hebben we al gezien, dat de diverse geleiders verschillende soortelijke weerstanden hebben) In formule is de weerstand R = r * l / d Hierin is R de weerstand, r de soortelijke weerstand, l de lengte en d de doorsnede van de draad. - De eenheid ohm De eenheid ohm hebben we ook al in het hoofdstuk Stroomgeleiding besproken. Volgens de wet van Ohm hebben we een weerstand van 1 ohm als er over die weerstand een spanning van 1 volt staat en er door die weerstand een stroom loopt van 1 ampere - Vermogensdissipatie Het begrip vermogensdissipatie heeft betrekking op de warmte die in de weerstand geproduceerd wordt ten gevolge van de stroom die er door de weerstand loopt. Ook dit onderwerp is al besproken in het hoofdstuk Stroomgeleiding. Het vermogen dat in een weerstand gedissipeerd wordt is gelijk aan: P = U*I Volgens de wet van Ohm is U = I*R Dit vullen we in, dus P = I 2 R Volgens de wet van Ohm is I = U/R Dit vullen we in, dus P = U 2 /R We kunnen niet onbegrensd vermogen dissiperen in een weerstand; dan wordt deze te warm en brandt deze door. Elke weerstand heeft wat vermogensdissipatie betreft een grens. Voorbeeld: we hebben een weerstand van 1 k en een vermogen van 2 watt. Wat is de maximale stroom? P = I 2 R dus 2=I of I 2 = 2/1000 dus I = 0,045 ampere = 45 ma - Kleurcode Weerstanden hebben standaardwaarden. De meest gebruikte standaardwaarden zijn de waarden uit de E12- reeks. Deze waarden zijn: De waarden worden aangegeven met behulp van kleurringen Kleurring 1 e 2 e 3 e 4 e 1 e cijfer 2 e cijfer Verm. factor Tolerantie Zwart % Bruin % Rood Oranje Geel Groen Blauw Violet Grijs Wit Goud 0,1 + 5% Zilver 0, % Geen + 20%

13 2.2 Condensator Een condensator heeft als eigenschap, dat hij een hoeveelheid electriciteit (lading) kan opslaan en weer afgeven. Proef: een ongeladen condensator opladen. Wat gebeurt er als ik de schakelaar U U t t I I sluit? In de bovenste schakeling is geen weerstand aanwezig die de stroom begrensd. Dit betekent dat de condensator met een oneindig grote stroom in een aan nul seconde grenzend tijdbestek wordt opgeladen. Dus, op het moment dat de schakelaar gesloten wordt is de condensator onmiddelijk op de spanning E van de batterij en de stroom oneindig groot, weergegeven met de pijl in de rechtse grafiek. Als er een weerstand aanwezig is in het circuit, zal deze de stroom begrenzen. Hierdoor duurt het even voordat de condensator de spanning E van de batterij bereikt heeft. We zien, op het moment, dat de schakelaar wordt gesloten de stroom onmiddelijk de waarde E/R aannemen en vervolgens afnemen volgens (E-U)/R. E is de spanning van de batterij U is de spanning op de condensator. Naarmate de weerstand groter is duurt dit langer. Proef: een geladen condensator ontladen U I Wat gebeurt er nu als ik de schakelaar sluit. In de bovenste schakeling is geen U t I t weerstand aanwezig die de stroom begrensd. Dit betekent dat de condensator met een oneindig grote stroom in een aan nul grenzend tijdbestek wordt ontladen. Dus, op het t t moment dat de schakelaar gesloten wordt, is de condensator onmiddelijk op de spanning 0 volt. Ook hier is de stroom oneindig groot, weergegeven met de pijl in de rechtse grafiek. Als er een weerstand aanwezig is in het circuit, zal deze de stroom begrenzen. Hierdoor duurt het even voordat de condensator geheel ontladen is en de spanning 0 volt bereikt heeft. We zien op het moment dat de schakelaar gesloten wordt de stroom onmiddelijk de waarde E/R aannemen en vervolgens afnemen volgens U/R. E is de spanning van de batterij maar ook de spanning op de geladen condensator voordat de schakelaar werd gesloten, U is de afnemende spanning op de condensator nadat de schakelaar werd gesloten. Naarmate de weerstand groter is duurt dit afnemen langer. - Capaciteit Hoeveel electrische lading kan een condensator opslaan? Dit hangt af van de capaciteit van de condensator. De capaciteit van de condensator is bepalend voor de hoeveelheid lading, die de condensator kan opslaan bij een bepaalde aangelegde spanning. De capaciteit is afhankelijk van de constructie van de condensator. De condensator bestaat uit twee metalen platen gescheiden door een isolator, het dielectricum. De capaciteit wordt bepaald door de grootte van de platen, de afstand tussen de platen en het toegepaste dielectricum. A d Hoe groter het oppervlak van de platen hoe dielectricum groter de capaciteit. Hoe kleiner de afstand tussen de platen hoe groter de capaciteit. t t

14 Materialen voor het dielectricum zijn: - lucht - mica - kunststof - keramische materialen - Oxiden van metalen (aluminium, tantaal) Enkele condensatoren, van links naar rechts vier keramische condensatoren, een micacondensator, een tantaalcondensator en twee electrolytische condensatoren. De capaciteit moet constant zijn, onafhankelijk van de temperatuur en vochtigheid. Ook moet de condensatoreen bepaalde maximale spanning kunnen verdragen. Deze hangt af van de afstand tussen de platen en het toegepaste dielectricum. Liefst moet de condensator zo klein mogelijk zijn. - De eenheid Farad Om condensatoren met betrekking tot de capaciteit te kunnen vergelijken heeft men als eenheid voor de capaciteit de Farad ingevoerd. Deze eenheid is erg groot, daarom heeft men tevens de uf, de nf en de pf ingevoerd. 1 uf = nf = pf 2u2 = = pf Bij electrolytische en tantaal condensatoren is een van de aansluitdraden van een + voorzien. Deze draad moet op een hogere gelijkspanning aangesloten worden als de andere draad Wat is de weerstand van een condensator. Voor gelijkstroom is de weerstand enorm hoog; kijk maar naar de constructie het is een isolator. Hoe zit dat met wissel stroom? Ga je een wisselspanning op een condensator loslaten, dan zie direct een wisselstroom lopen en naarmate de frequentie hoger wordt zal deze stroom toenemen. De condensator heeft voor wisselstroom een zekere weerstand die we impedantie noemen. Proef: we sluiten de condensator via een weerstand en een amperemeter aan op een signaalgenerator. De frequentie van de signaalgenerator varieren we van laag naar hoog. We houden hierbij de spanning over R de condensator constant (met behulp van de voltmeter), door het uitgangssignaal van de signaalgenerator op te regelen als dat nodig is. We zien dat de stroom steeds groter wordt!! C V Frequentie omhoog, stroom omhoog De impedantie X c is afhankelijk van de capaciteit en de frequentie. Hoe groter de capaciteit, hoe kleiner de impedantie. Hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de impedantie. De impedantie X c =1/(2πfC) Wet van Ohm: I = U/R Voor de condensator betekent dit I = U/X c = U/{1/(2πfC) = U2πfC. I f

15 X c is behalve van de frequentie ook afhankelijk van de capaciteit van de condensator, dus X c is afhankelijk van de frequentie, de grootte van de platen, de afstand tussen de platen en het toegepaste dielectricum.. - Gebruik van vaste en variabele condensatoren: lucht-, mica-, keramische- en electrolytische condensatoren o Variabele condensatoren worden toegepast in afstemcircuits in ontvangers en zenders; het zijn dan variabele lucht-, mica- of kunststof- condensatoren (voor herhaalde afstemming!). Trimmers zijn bedoeld voor eenmalige afstemming. o Micacondensatoren ( pf) worden toegepast in sschakelingen waar frequentie stabiliteit een vereiste is, zoals oscillatoren en smalle filters. o Kunststofcondensatoren (0,01 4,7 uf) worden toegepast in lf en mf circuits. o Keramische condensatoren ( pf) worden toegepast in hf en mf circuits en de hele grote waarden ook wel in lf circuits o Electrolytische condensatoren ( uf) worden toegepast in voedingen en lf eindtrappen. Voor lage waarden en lage spanningen (tot 40 Volt) worden ook tantaalcondensatoren toegepast. 2.3 Spoel Spoelen zijn er in diverse soorten, voor elke toepassing een ander type. Van links naar rechts LF-smoorspoel met daaronder een HF-smoorspoeltje, een LF-potkernspoel met daaronder een potkern, een ringkernspoel, een HF-luchtspoel en drie instelbare HF-spoeltjes Proef: we sluiten de spoel via een weerstand en een amperemeter aan op een signaalgenerator. R L V De frequentie van de signaalgenerator varieren we van laag naar hoog. We houden hierbij de spanning over de spoel constant (met behulp van de voltmeter) door het uitgangssignaal van de signaalgenerator omlaag te regelen als dat nodig is. We zien dat de stroom steeds kleiner wordt!! Frequentie omhoog, stroom omlaag Met andere woorden de weerstand van de spoel voor wisselstroom neemt toe naarmate de frequentie hoger wordt. Deze weerstand voor wisselstroom noemen we impedantie Z. Doen we deze meting met gelijkspanningdan blijkt dat de weerstand van de spoel heel laag is (R = U/I). De weerstandstoename heeft kennelijk te maken met het soort spanning (gelijkspanning of wisselspanning). Deze lage weerstand duiden we aan met de letter R Deze weerstand wordt bepaald door: I f

16 a) het materiaal (zilver, koper, aluminium enz) b) de doorsnede c) de lengte van de draad. Moeten we een spoel maken met veel windingen, dus veel draad, dan gaat R een grotere rol spleen. Willen we dat niet dan kunnen we een kern toepassen van weekijzer of ferriet (staaf-of ringkern) We kunnen dan met minder windingen hetzelfde effect bereiken voor wisselstroom maar met een lagere gelijkstroom weerstand. - Zelfinductie In de impedantie Z zit ook opgesloten de gelijkstroom weerstand R van de spoel. Het onderscheid tussen Z en R noemen we de reactantie van de spoel (X l ). Onder X l vallen dus de eigenschappen die de spoel alleen voor wisselspanning heeft. Deze eigenschappen worden bepaald door: a) het aantal windingen b) de lengte van de spoel c) de diameter van de spoel d) het kernmateriaal e) de frequentie De reactantie X l is dus afhankelijk van: a) de frequentie f van de wisselspanning b) de constructie van de spoel, die de zelfinductie L bepaalt De zelfinductie L wordt dus bepaalt door: a) het aantal windingen b) de lengte van de spoel c) de diameter van de spoel d) het kernmateriaal Samenvattend X l = 2πfL De impedantie X l is afhankelijk van de zelfinductie en de frequentie. Hoe groter de zelfinductie hoe groter de impedantie. Hoe hoger de frequentie hoe groter de impedantie. De impedantie X l = 2πfL De wet van Ohm: I = U/R Voor de spoel betekent dit: I = U/X l = U/2πfL X l is behalve van de frequentie ook afhankelijk van de zelfinductie van de spoel, dus X l is afhankelijk van de frequentie, het aantal windingen, de diameter en lengte van de spoel en van het kernmateriaal in de spoel - De eenheid henry De zelfinductie heeft als eenheid de henry (H). Dit is een erg grote eenheid. Bij VHF en UHF hebben we het over microhenry s (uh) en voor de lagere frequenties op de kortegolf hebben we het over millihenry s (mh). 2.4 Overige componenten (toepassingen) - Transformatoren 230 volt is een veel te hoge spanning voor transistoren en IC s (9 of 12 Volt). Een transformator kan de 230 V tot deze spanning omlaag brengen (omlaag transformeren). Een transformator kan een spanning ook omhoog transformeren (buizen zenders) De opbouw. 20 V 20 V 230 V 20 V 230 V 230 V 5 V prim. sec. prim. 5 V prim. sec. sec. De trafo bestaat uit 2 of meer spoelen om een geschikt magnetisch material gewikkeld. De spoel waaraan de spanning wordt toegevoerd heet de primaire wikkeling. De spoel waarvan de spanning wordt afgenomen heft de secundaire wikkeling.

17 De transformator heeft als eigenschap dat de spanning evenredig toe- of afneemt met het aantal windingen. Voert men een spanning toe aan de primaire wikkeling dan is de spanning over de secundaire wikkeling afhankelijk van de wikkelverhouding. U pr : U sec = N pr : N sec of U pr /U sec = N pr /N sec -Gelijkricht diode Anode Kathode Transistoren en IC s werken alleen met een gelijkspanning als voedingsspanning. Dus de wisselspanning die we van de trafo halen moeten we eerst gelijkrichten. Daarvoor gebruiken we gelijkrichter-dioden. De diode heeft als eigenschap de electrische stroom slechts in een richting door te laten; in de andere richting blokkeert hij de electrische stroom. - Zenerdiode De zenerdiode is een bijzondere diode met de volgende karakteristiek. In de doorlaat richting is er geen verschil met een gewone diode. In de sperrichting gaat de zenerdiode bij de zenerspanning geleiden. Bij toename van de stroom neemt de spanning maar enkele tienden van een I volt toe. We kunnen de zenerdiode dus in een stabilisatieschakeling gebruiken. Uz Ud Maximale stroom Eenvoudige stabilisatieschakeling Onbelast: Belast: I2 = Imax I<Imax Ui + - Iz It R Iu Uu - Transistor Transistoren zijn er in allerlei soorten Indeling naar materiaal soort o germanium o silicium o Gallium arsenide (toegepast bij zeer hoge frequenties) Er is ook een indeling naar toepassing, deze is vaak in de codering verwerkt. - Transistor (versterker) Bij transistoren splelen er altijd twee zaken door elkaar. - de voeding om de transistor te laten werken (gelijkstroominstelling) - de weg die de wisselstroom moet volgen om versterkt te worden. C1 R1 R2 Rc Re Ce C2

18 Gelijkstroominstelling Wisselstroomschema R1 Rc R2 Re - Transistor (oscillator) Een oscillator is een schakeling die een wisselspanning opwekt met een bepaalde frequentie. Hoe zit een oscillator in elkaar? Hij bestaat uit: 1) versterker 2) een frequentie bepalend deel 3) terugkoppelcircuit bepalend frequentie deel Terugkoppellus Versterker Uu Hoe werkt een oscillator. Door het inschakelen van de voedingsspanning zal er een plotselinge stijging van stromen en spanningen plaatsvinden. Een deel van deze schokgolf zal via de terugkoppellus aan het frequentieepalend deel worden toegevoerd. Dit zal op zijn beurt een frequentie doorlaten naar de versterker. Dit signaal wordt versterkt. Een deel wordt weer teruggevoerd naar het frequentie bepalend deel enz. Tijdens het opstarten is de versterking groter dan 1. Kort na het opstarten treedt er een evenwichtssituatie op en is de versterking 1. Problemen bij oscillatoren: - Geen mooie sinus, dan worden er ook hogere harmonischen opgewekt. Nast fo vinden we dan ook 2fo, 3fo, 4fo, 5fo, enz - Gevoelig voor temperatuurvariaties - Gevoelig voor varieties in de voedingsspanning - Mechanisch niet stabile - Handeffect

19 Hoofdstuk 3. Schakelingen 3.1 Combinatie van componenten - Serie en parallelschakeling van weerstanden. Serieschakeling In een serieschakeling worden de componenten zo geschakeld dat door de componenten dezelfde stroom I loopt. Er geldt dan U = U 1 + U 2 of U = IR 1 + IR 2 = I(R 1 + R 2 ) U = IR v Combinatie van deze twee, levert op R v = R 1 + R 2 Parallelschakeling In een parallelschakeling worden de componenten zo geschakeld dat over de componenten dezefde spanning U staat. Er geldt dan I = I 1 + I 2 of I = U/R 1 + U/R 2 = U(1/R 1 + 1/R 2 ) I = U/R v Combinatie van deze twee, levert op 1/R v = 1/R 1 + 1/R 2 of R v = 1/ (1/R 1 +1/R 2 ) = R 1 R 2 /(R 1 +R 2 ) - Serie en parallelschakeling van condensatoren Parallelschakeling In een parallelschakeling worden de componenten zo geschakeld dat over de componenten dezelfde spanning U staat. Over beide condensatoren staat de gehele spanning van de batterij. Beide condensatoren worden dus geheel opgeladen (alsof ze ieder afzonderlijk met de batterij worden opgeladen) We hebben dus een totale lading die past bij de som van de capaciteiten van de condensatoren. Voor de batterij lijkt het alsof deze is aan gesloten op een condensator met een capaciteit C v = C 1 +C 2 Schakelen we meer dan twee condensatoren parallel, dan is C v = C 1 +C 2 +C 3 +C 4 +. Bij het parallel schakelen van condensatoren is de totale capaciteit altijd groter dan de grootste capaciteit. Zo kunnen we met het parallel schakelen van meerdere condensatoren een grotere capaciteit realiseren. Serieschakeling In een serieschakeling worden de componenten zo geschakeld dat door de componenten dezelfde stroom I loopt. In deze schakeling moet de spanning van de batterij zich verdelen over twee condensatoren. De spanning over elke condensator apart zal dus kleiner zijn dan de spanning van de batterij. Dit betekent dus ook een kleinere lading ten opzichte van de situatie waarbij de spanning over de condensator gelijk is aan de spanning van de batterij. De lading op beide condensatoren is wel gelijk. Waarom? Omdat er gedurende dezelfde tijd dezelfde stroom de condensatoren oplaadt. Voor de batterij lijkt het alsof deze is aangesloten op een condensator waarvan de capaciteit kleiner is dan de kleinste capaciteit van beide condensatoren.. In formule C v = 1/ (1/C 1 + 1/C 2 ) = C 1 C 2 /(C 1 + C 2 ) We hebben 3 condensatoren die we in serie schakelen, elk met een capaciteit van 30 uf. Wat is de capaciteit van de serieschakeling?

20 3.2 Filter - Seriekring en parallelkring Een antenne ontvangt min of meer alle signalen, die ter plekke van de antenne aanwezig zijn. Deze signalen worden gevoerd naar een afstemcircuit in de ontvanger. Dit afstemcircuit maakt, met betrekking tot de frequentie, een eerste selectie (verderop in de ontvanger wordt ook nog geselecteerd). We kunnen dit doen met een zogenaamde serie- of parallelkring. We gebruiken altijd een dergelijke afgestemde kring om een bepaalde frequentie te selecteren; dus door te laten of tegen te houden. Een seriekring laat een bepaalde frequentie door, een parallelkring houdt deze tegen. Een seriekring wordt ook wel zuigkring, een parallelkring wordt sperkring genoemd. Vaak wordt bij een afgestemde kring een variabele condensator toegepast, hiervan kunnen we de waarde instellen en hebben we dus een afstembare kring gekregen. Soms komen we ook weleens een variabele spoel tegen en een vaste condensator. Het resultaat is hetzelfde. We gaan de afgestemde kringen eens onderzoeken. Parallelkring We gebruiken de volgende testschakeling: We houden, met behulp van de voltmeter en de instelbare generator, de spanning over de kring constant, varieren de frequentie van laag naar hoog en kijken naar het verloop van de stroom. Bij een bepaalde frequentie is de stroom minimaal (de weerstand of impedantie van de kring is dan het hoogst). Deze frequentie noemen we de resonantie frequentie. Bij de resonantiefrequentie is de impedantie van een parallelkring het hoogst (bijna oneindig) Seriekring We gebruiken dezelfde testschakeling maar nu met een seriekring. We houden de spanning over de kring constant, varieren de frequentie van laag naar hoog en kijken naar het verloop van de stroom. Bij een bepaalde frequentie is de stroom maximaal (de weerstand of impedantie van de seriekring is dan het laagst). Deze frequentie noemen we de resonantie frequentie. Bij de resonantiefrequentie is de impedantie van een seriekring het laagst (bijna 0)

21 - Laagdoorlatende, hoogdoorlatende, banddoorlatende en bandsperrende filters, opgebouwd uit passieve elementen (alleen toepassing en gebruik) Filters met L,C en R 1) Laagdoorlaatfilter. Dit is een filter, dat signalen tot een bepaalde frequentie doorlaat. 2) Hoogdoorlaatfilter. Dit is een filter, dat signalen vanaf een bepaalde frequentie doorlaat. 3) Banddoorlaatfilter. Dit is een filter, dat signalen in een bepaald frequentiegebied wel doorlaat. 4) Bandsperfilter,. Dit is een filter, dat signalen in een bepaald frequentiegebied niet doorlaat Hoe kunnen we aan de hand van het schema van een filter bepalen om welk type het gaat? De werkwijze is als volgt: 1) zitten er afgestemde kringen in? ja, ga verder met 2; nee, ga verder met 3. Afgestemde kringen duiden op een bandfilter. De vraag is of het een banddoorlaat of een bandsperfilter is 2) is de weerstand tussen in- en uitgang op de resonantie frequentie hoog of laag. Hoog dan is het een bandsperfilter, laag dan is het een banddoorlaatfilter; als controle nog 3 en 4. Als het een bandsperfilter is dan moeten 3 en 4 met laag beantwoord worden. Als het een banddoorlaatfilter is dan moeten 3 en 4 met hoog beantwoord worden.

22 De volgende vragen zijn bedoeld: - als controle bij filters met afgestemde kringen om de eerdere conclusie (bandsper- of banddoorlaatfilter) te controleren. - om bij filters zonder afgestemde kringen na te gaan of het een hoogdoorlaat- of een laagdoorlaatfilter betreft. 3) is de weerstand tussen in- en uitgang bij lage frequentie hoog of laag? 4) is de weerstand tussen in en uitgang bij hoge frequentie hoog of laag? Uit 3 en 4 volgt ook of het filter als het geen bandfilter is een hoog- of een laagdoorlaatfilter is. De Romeo Foxtrot vereniging heeft van bovengenoemde toestemming om dit les-materiaal te mogen gebruiken Onze Dank daarvoor: Frans van Venrooij, PA0VRO

23 Hoofdstuk 4. Ontvangers 4.1 Uitvoering -Enkelsuperheterodyne ontvanger In het N-examen voorjaar 2002 is bij de opgaven 20, 21 en 22 het schema gevoegd van een eenvoudige AM-enkelsuperheterodyne ontvanger (zie 750 Examenvragen voor de N Zendvergunning van de VERON) Als we van deze ontvanger een blokschema tekenen ziet dat er als volgt uit: Op de werking en de functies van de diverse blokken komen we nog terug. De enkelsuperheterodyne ontvanger heeft belangrijke voordelen t.o.v. de rechtuit-ontvanger waarvan hieronder het principe schema en het blokschema is afgebeeld. - Rechtuit-ontvanger De rechtuit-ontvanger stamt uit de beginjaren van de radio en is inmiddels verdrongen door de enkelsuper, alhoewel dit ontwerp zich de laatste tijd toch weer mag verheugen in de belangstelling van de zelfbouwers. Waarschijnlijk omdat de schakeling zo eenvoudig is. De rechtuit-ontvanger heeft een aantal vervelende nadelen; de selectiviteit en gevoeligheid is slecht en varieren beiden met de afstemming van de frequentie. De super lost dit probleem op door gebruik te maken van een middenfrequentversterkertrap, waarvan de kringen op een vaste, relatief lage, frequentie zijn afgestemd. Doordat de frequentie van de middenfrequenttrap vast is ingesteld is de selectiviteit en de gevoeligheid onafhankelijk van de afstemfrequentie. De selectiviteit is hoog doordat men op een lagere frequentie gemakkelijker een smalle bandbreedte kan realiseren dan op een hogere frequentie. De gevoeligheid is hoog doordat men de versterking kan optimaliseren voor de frequentie van de middenfrequenttrap

24 4.2 Blokschemas -AM-ontvanger -FM-ontvanger -CW-ontvanger -EZB-ontvanger

25 4.3 Werking en functies van de volgende schakelingen -Hf-versterker De Hf-versterker dient het hoogfrequente antennesignaal ( 0,1 a 10 uv) te versterken, d.w.z. in amplitude te vergroten (een factor 100 a 1000). Ook dient er een zekere voorselectie in de versterker plaats te vinden, d.w.z. signalen die in frequentie relatief ver van de te ontvangen frequentie liggen dienen verzwakt te worden. Om dit te bewerkstelligen is de Hf-versterker vaak afstembaar. Een Hf-versterker heeft een ingang voor het Hf-antennesignaal en een uitgang voor het versterkte Hfsignaal. -Oscillator Een oscillator produceert een wisselspanningssignaal, in dit geval een Hfwisselspanningssignaal. Indien men slechts een frequentie wenst te ontvangen, kan men een oscillator met een vaste frequentie toepassen. Een kristal is dan vaak het frequentiebepalende element. Wil men alle frequenties kunnen ontvangen in een bepaalde band dan moet men gebruik maken van een oscillator met een variabele frequentie. In deze oscillator is een af te stemmen kring het frequentie bepalende element. De resonantiefrequentie van deze kring kan gevarieerd worden door de capaciteit of de zelfinductie van de kring te varieren. Een oscillator heeft geen ingang maar slechts een uitgang ten behoeve van het opgewekte wiselspanningssignaal. -Mengtrap In een mengtrap worden twee wisselspanningssignalen met elkaar gemengd. Het resultaat is een aantal frequenties aan de uitgang. De twee oorspronkelijke frequenties: f Hf en f osc en de som- en verschilfrequentie van deze twee: f Hf - f osc en f Hf + f osc De middenfrequenttrap selekteert de verschilfrequentie f Hf - f osc eruit, maar dit kan ook al in de mengtrap plaatsvinden als aan de uitgang een filter aanwezig is, dat op deze frequentie is afgestemd. Een mengtrap of mixer heeft heeft twee ingangen en een uitgang: een ingang voor het versterkte antenne signaal, een ingang voor het oscillatorsignaal en een uitgang voor de mengproducten of als de filtering al plaats heeft gevonden, het signaal met de verschilfrequentie. -Middenfrequentversterker De middenfrequentversterker doet hetzelfde als een Hf-versterker, alleen op een andere in het algemeen beduidend lagere frequentie, op de middenfrequentie. Veel gebruikte middenfrequenties zijn 455 khz en 10,7 MHz. Doordat deze frequentie relatief laag is, is er een hoge selectiviteit te realiseren, die nog verbeterd kan worden door de toepassing van een kristal-, mechanisch- of keramischfilter. Dit filter moet natuurlijk passen bij de bandbreedte van de toegepaste modulatie, CW: 250 a 500 Hz, EZB: 2700 Hz, AM: 6kHz en FM: 12,5 of 25 khz (afhankelijk van de kanaalafstand behorend bij de toegepaste frequentiezwaai).

26 Ook de versterking en daarmee de gevoeligheid kan, doordat de middenfrequentversterker op een vaste frequentie werkt, geoptimaliseerd worden. -Detector Elke modulatiesoort heeft zijn eigen detector. Amplitude Modulatie De AM detector is vrij simpel; slechts een diode, een weerstand en een condensator. Frequentie Modulatie De FM-detector is beduidend gecompliceerder; 2 dioden, een speciale MF-trafo met 2 secundaire wikkelingen, waarvan een met een middenaftakking, 5 weerstanden en 3 condensatoren. CW en EnkelZijBand Modulatie De productdetector wordt zowel voor de detectie van EZB als CW toegepast. Een productdetector is 0pgebouwd uit een mixer en een oscillator. De oscillator wekt een signaal op met een frequentie die past bij de draaggolf van het EZB-signaal. Het middenfrequent EZB-signaal wordt toegevoerd aan de mixer. Hetzelfde gebeurt met het oscillatorsignaal. De verschilfrequentie is dan het gewenste audiosignaal. -Zwevingsoscillator (BFO) Wekt de oscillator een variabele frequentie op dan heeft men een BFO of Beat Frequentie Oscillator. Men kan dan de toonhoogte instellen van het CW-signaal. -Lf-versterker In deze versterker wordt het audiosignaal op een niveau gebracht, waarbij dit signaal krachtig genoeg is om de conus van de luidspreken te bewegen.

27 -Automatische VersterkingsRegeling (AVR) Vaak is er achter de midenfrequentversterker, parallel aan de audiodetector, een tweede diode en een afvlakschakeling aanwezig die een gelijkspanning produceren evenredig met het mf-signaal. Met deze gelijkspanning wordt de instelling van de transistoren in de Hf-trap en de middenfrequenttrap beinvloed. Dit heeft als resultaat dat de versterking afneemt als het signaal groter wordt. Hiermee wordt een nagenoeg constant audiosignaal verkregen. Dit is erg prettig als er sprake is van fading. Bij fading varieert het antennesignaal sterk. De AVR zorgt er dan voor dat we hier niets van merken. -Ruisonderdrukker (Squelch) De ruisonderdrukker kijkt of het signaal boven een bepaalde (vaak instelbare) drempel uitkomt. Is dit het geval dan wordt het Lf-signaal aan de Lf-versterker doorgegeven. Is dit niet het geval dan gebeurt dit niet en komt er dus geen geluid uit de luidspreker. Hiermee voorkomt men dat een ontvanger hinderlijk staat te ruisen als er geen signaal is. De ruisonderdrukker is meestal te vinden tussen de detector en de Lf-versterker. -De voeding De voeding zet de wisselspanning van het net om in gelijkspanningen die de ontvanger nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Elke trap van de ontvanger waarin actieve elementen voorkomen (transistoren, fet s, buizen, ic s, opamp s enz) moet gevoed worden met gelijkspanning om te kunnen functioneren. Deze gelijkspanningen kunnen verschillend zijn, zowel wat spanning, vermogen en stabilisatie betreft. Dus van de voeding lopen er electrische verbindingen naar deze actieve componenten om deze te voeden. Examenvraagstukken 20, 21 en 22, voorjaar 2002, zie 750 examenvragen..., VERON. Functies van de onderdelen van de ontvanger, getekend in het bijbehorend schema. L 1 en C 1 vormen een seriekring, op de resonantiefrequentie gedraagt deze kring zich als een kortsluiting, bijvoorbeeld voor een stoorsignaal van buiten. C 2 koppelt het antenne signaal door naar de afgestemde kring en de basis van Q 1, de Hfversterker L 3 en C 3 vormen samen met C 4 een parallelkring die afgestemd is op de te ontvangen frequentie (filter) C 4 heeft een grote capaciteit en dus een lage impedantie op de te ontvangen frequentie. C 4 voorkomt dat de basisspanning van Q 1 naar massa wordt kortgesloten. R 2 en R 3 stellen de basisgelijkspanning in van Q 1. Deze gelijkspanning wordt nog beinvloed door de AVR-spanning R 1 Voert de AVR-spanning toe, waarmee de insteling en daarmee de versterking van Q 1, de Hf-versterker wordt beinvloed Q 1 is het hart van de Hf-versterker R 4 bepaalt samen met R 2 en R 3 de gelijkstroom door de transistor Q 1 (gelijkstroominstelling) C 7 sluit de Hf-spanning op de emitter van Q 1 kort en fungeert als ontkoppelkondensator. L 6 en C 6 vormen een parallelkring (hoe?) en filteren het Hf-signaal alvorens het door te geven. C 5 legt de bovenkant van L 6 voor wisselspanning aan massa C 8 koppelt het Hf-signaal door naar de basis van Q 2, de mixer R 5 en R 6 stellen de basisgelijkspanning in van Q 2 R 7 bepaalt samen met R 5 en R 6 de gelijkstroom door de transistor Q 2, gelijkstroominstelling koppelt het oscillatorsignaal in op de emitter van de mixer C 7

28 Q 2 is het hart van de mengtrap (mixer) L 10,11 en C 10,11 vormen een bandfilter afgestemd op de middenfrequentie R 8 en R 10 stellen de basisgelijkspanning in van Q 3 R 9 Voert de AVR-spanning toe, waarmee de insteling en daarmee de versterking van Q 3, de Mf-versterker wordt beinvloed C 12 legt het knooppunt van R 9, R 8 en R 10 voor wisselspanning aan massa Q 3 is het hart van de Mf-versterker R 11 bepaalt samen met R 8 en R 10 de gelijkstroom door de transistor Q 3, gelijkstroominstelling C 16 sluit de Hf-spanning op de emitter van Q 3 kort en fungeert als ontkoppelkondensator L 13,15 en C 13,15 vormen een bandfilter afgestemd op de middenfrequentie C 14, C 17 en R 12 vormen een afvlakfilter voor de AVR-spanning C 18 sluit eventuele Hf-wisselspanning op de voedingslijn kort naar massa, ontkoppelt de voedingsspanning D 2 richt de Mf-wisselspanning gelijk en produceert samen met C 14, C 17 en R 12 de AVRgelijkspanning D 1, C 19 en R 14 vormen de AM-detector R 13 reduceert de voedingsspanning C 20 koppelt het Lf-signaal door naar de basis van Q 4, de eerste Lf-versterkertrap R 15 en R 16 stellen de basisgelijkspanning in van Q 3 R 18 bepaalt samen met R 15 en R 16 de gelijkstroom door de transistor Q 3, gelijkstroominst. C 22 sluit de Lf-spanning op de emitter van Q 4 kort en fungeert als ontkoppelkondensator Q 4 is het hart van de eerste Lf-versterkertrap R 17 is de collector weerstand, waarover het versterkte Lf-signaal (audio) wordt afgenomen R 19 reduceert de voedingsspanning C 23 koppelt het Lf-signaal door naar de basis van Q 5, de eindversterker R 20 en R 21 stellen de basisgelijkspanning in van Q 5 R 22 bepaalt samen met R 20 en R 21 de gelijkstroom door de transistor Q 5, gelijkstroominst C 24 sluit de Lf-spanning op de emitter van Q 4 kort en fungeert als ontkoppelkondensator Q 5 is het hart van de eindversterker T 2 deze trafo past de collector uitgangsimpedantie aan op de luidsprekerimpedantie R 23 en R 24 stellen de basisgelijkspanning in van Q 6 R 25 bepaalt samen met R 23 en R 24 de gelijkstroom door de transistor Q 6, gelijkstroominst C 26 sluit de Lf-spanning op de emitter van Q 6 kort en fungeert als ontkoppelkondensator Q 6 is het hart van de oscillator L 26 koppelt een deel van het Hf-oscillator signaal terug naar basis van Q 6 C 27 legt het knooppunt van R 23, R 24 en L 26 voor wisselspanning aan massa L 25, C 25 vormen de parallelkring die de oscillatorfrequentie bepaalt C 26 legt de onderkant van L 25 voor wisselspanning aan massa T 1 is de voedingstrafo die de netspanning verlaagt tot een spanning die na gelijkrichting en afvlakking bruikbaar is voor de ontvanger D 3 en D 4 zijn de gelijkrichtdioden C 29 is de afvlakcondensator R 26 en D 5 vormen een stabilisatieschakeling voor een tweede lagere voedingsspanning fungeert als buffer voor wisselende belastingen C 30 De weg die het signaal volgt: Het Hf-signaal komt binnen via de antenne en via C 2 naar de bassis van de Hf-versterker, Q 1, gevoerd. (de parallelkring L 3 C 3 filtert het gewenste signaal eruit) Het door Q 1 versterkte signaal wordt afgenomen van de middenaftakking van L 6 en via C 8 toegevoerd aan de basis van Q 2, de mixer. In de mixer wordt het signaal, wat frequentie betreft, getransformeerd naar de middenfrequentie. Via het bandfilter L10, C10, L 11 en C 11 komt het signaal tercht op de basis van Q 3, de middenfrequent versterker. Na versterking gaat het signaal via het bandfilter L 13, C 13, L 15 en C 15 naar de detector D 1, C 19 en R 14. Het Lf-signaal wordt afgetakt van R 14 en via C 20 toegevoerd aan de basis van de eerste Lf-versterkertrap, Q 4. Na versterking wordt het signaal afgenomen van de collector van Q 4 en via C 23 toegevoerd aan de basis van de eindversterker, Q 5. Na enige vermogensversterking wordt het signaal via een uitgangstrafo afgenomen van de collector van Q 5 en toegevoerd aan de luidspreker.

29 Hoofdstuk 5. Zenders 5.1 Blokschema s -FM-zender Praktische uitvoering op de 2 m-band Let wel: als er vermenigvuldigtrappen worden toegepast, wordt de frequetiezwaai van de oscillator ook vermenigvuldigd; dus als door de FM-modulator in de oscillator een frequentiezwaai van een khz wordt gerealiseerd dan is in deze zender de zwaai aan de uitgang 4x3x1 khz = 12 khz. -CW-zender Het sleutelen, dat wil zeggen het aan en uit zetten van de oscillator is problematisch, omdat een oscillator nadat deze is ingeschakeld even tijd nodig heeft om om zich op de definitieve frequentie te stabiliseren. Daarom wordt er gesleuteld in de tussentrap of driver. Het sleutelen kan ook in de PA -EZB-zender

30 5.2 Werking en functies van de volgende schakelingen (alleen als onderdeel van het blokschema) -Mengtrap In een mengtrap worden twee wisselspanningssignalen met elkaar gemengd, net als bij een superheterodyne ontvanger. Het resultaat is een aantal frequenties aan de uitgang. De twee oorspronkelijke frequenties: f EZB en f osc en de som- en verschilfrequentie van deze twee: f EZB - f osc en f EZB + f osc De stuurtrap selekteert de somfrequentie f EZB + f osc eruit, maar dit kan ook al in de mengtrap plaatsvinden als aan de uitgang een filter aanwezig is, dat op deze frequentie is afgestemd. Een mengtrap of mixer heeft heeft twee ingangen en een uitgang: een ingang voor het EZB-signal, een ingang voor het oscillatorsignaal en een uitgang voor de mengproducten of als de filtering al plaats heeft gevonden, het signaal met de somfrequentie. -Oscillator (kristal en VFO) Een oscillator produceert een wisselspanningssignaal, in dit geval een Hfwisselspanningssignaal, net als bij een superheterodyne ontvanger. Indien men slechts een frequentie wenst te ontvangen, kan men een oscillator met een vaste frequentie toepassen. Een kristal is dan vaak het frequentiebepalende element. Wil men alle frequenties kunnen ontvangen in een bepaalde band dan moet men gebruik maken van een oscillator met een variabele frequentie. In deze oscillator is een af te stemmen kring het frequentie bepalende element. De resonantiefrequentie van deze kring kan gevarieerd worden door de capaciteit of de zelfinductie van de kring te varieren. Een oscillator heeft geen ingang maar slechts een uitgang ten behoeve van het opgewekte wiselspanningssignaal. -Scheidingstrap (of buffertrap) -Stuurtrap De buffertrap wordt vaak toegepast achter een oscillator. De belasting van de oscillator wordt hierdoor minder zwaar en minder wisselend. Dit komt de frequentiestabiliteit sterk ten goede. Een stuurtrap wordt vaak toegepast achter een frequentie vermenigvuldiger. Door frequentie vermenigvuldiging ontstaan er naast het gewenste signaal ook allerlei ongewenste producten, o.a. harmonischen. Deze ongewenste producten moeten worden weggefilterd voor ze in de volgende trappen versterkt en door de eindtrap uitgezonden worden. De stuurtrap zorgt voor deze filtering en wordt daarom vrijwel altijd toegepast tussen de vermenigvuldigtrap en de eindtrap. - Frequentievermenigvuldiger In het algemeen zal de, door de oscillator in een FM-zender opgewekte frequentie niet gelijk zijn aan de zendfrequentie, maar zal deze beduidend

31 lager zijn. Om de gewenste zendfrequentie te verkrijgen wordt het oscillator signaal in een of meerdere frequentievermenigvuldigtrappen, vermenigvuldigd met 2,3 of 4. Dit realiseert men door in een versterkertrap de transistor of de buis op een bepaalde manier in te stellen, zodat deze zoveel mogelijk signaal afgeeft op de, door vermenigvuldiging van de oscillatorfrequentie ontstane, gewenste frequentie. Deze door vermenigvuldiging ontstane gewenste frequentie wordt er aan de uitgang uitgefilterd met behulp van een afgestemde kring Een vermenigvuldigingsfactor van meer dan 4 is moeilijk te realiseren. -Vermogensversterker genoemd Een stuurtrap kan maar een relatief klein vermogen leveren. Wil men meer vermogen produceren, dan moet men een vermogensversterker toepassen. Deze is voorzien van een of meer vermogenstransistoren of zendbuizen. Een dergelijke vermogensversterker wordt ook wel PA (Power Amplifier) -Uitgangsfilter (Pi filter) Een Π-filter is een laagdoorlaatfilter. Het wordt vaak toegepast achter de PA. Een PA heeft als nadelige eigenschap dat hij behalve versterkt ook vervormd. Dat betekent dat hij ook hogere harmonische van het gewenste signaal produceert en die mogen we niet uitzenden vandaar de toepassing van het Π-filter. Het Π-filter is ook in staat om de impedantie aanpassing tussen de Hf-powertransistor of zendbuis in de eindtrap te realiseren. -Frequentiemodulator Om een frequentie gemoduleerd signaal te verkrijgen moeten we de mogelijkheid hebben om de resonantiefrequentie van het frequentiebepalend element in een oscillator te veranderen. Tegenwoordig doet men dit meestal met behulp van een zogenaamde varicap. Dit is een diode die een redelijke capacitiet bezit afhankelijk van de sperspanning. Dit laatste wil zeggen dat de capaciteit groter of kleiner is afhankelijk van de sperspanning. Deze capaciteitsdiode zet men parallel aan de capaciteit van de LC-kring in de oscillator. Door de sperspanning te varieren zal nu ook de resonantiefrequentie van LC-kring varieren en daarmee de frequentie van de oscillator. C is aanwezig om de gelijkspanning uit de Lf-versterker te blokkeren. L dient de Hf-wisselspanning uit de oscillator te blokkeren. Door de door R toegevoerde positieve spanning spert de varicap, D. In een kristal oscillator zet men de varicap parallel aan het kristal. -EZB-modulator Een EZB modulator of balansmodulator is een speciale mixer. Door zijn uitvoering (vier dioden en twee trafootjes) is het oscillatorsignaal niet of sterk verzwakt aanwezig in het uitgangssignaal. Hierdoor wordt het gemakkelijker om met behulp van een zijbandfilter de juiste zijband uit het uitgangssignaal te filteren.

32 -EZB-filter Het EZB-filter is opgebouwd uit een verzameling kwartskristallen. Het heeft een doorlaatbandbreedte van ongeveer 3 khz overeenkomend met het spectrum van de spraak. De centrale frequentie is vaak 455 khz of 9,000 MHz Het EZB filter laat maar een zijband door (USB of LSB), de andere zijband wordt sterk verzwakt. -Voeding Wat er over voedingsapparatuur gezegd is bij ontvangers geldt in het algemeen ook bij zenders. Bij zenders waar in de eindtrap buizen toegepast worden, hebben we uiteraard te maken met hoge spanningen bijv 750 Volt. Bij aparte PA s met buizen kan deze spanning oplopen tot 2,5 kv. Ook heeft men bij buizen vaak een negatieve spanning nodig om de buis op de juiste manier in te stellen. 5.3 Zendereigenschappen -Frequentiestabiliteit a) Korte duur stabiliteit. Korte duur stabiliteit heeft betrekking op de mate waarin de zender tijdens uitzendingen in frequentie verloopt. Het opwarmen van de appartuur speelt hierbij een grote rol.dit is vooral van belang bij EZB- en CW-uitzendingen. Een variatie van 100 Hz betekent dat de toonhoogte met 100 Hz verandert. Bij AM en FM is dit beduidend minder problematisch. b) Lange duur stabiliteit. Hierbij gaat het over het frequentieverloop over langere tijd (maanden, jaren). Dit verloop wordt bepaald door de veroudering van componenten. -Hf-bandbreedte CW EZB AM FM 250 Hz tot 500 Hz 3 khz 6 khz 12kHz -Zijbanden CW EZB AM FM Slechts een toon dus ook maar een frequentie Slechts een zijband USB of LSB ongeveer 3 khz breed Twee zijbanden USB, draaggolg en LSB totale bandbreedte ongeveer 6 khz zijbanden die theoretisch doorlopen tot in het oneindige, maar praktisch al snel niet meer waarneembaar zijn (binnen 12 kgz) -Uitgangsvermogen P = (U top ) 2 / 2R

33 -Ongewenste Hf-uitstraling Het betreft hier signalen dit in de zender of de ontvanger gegenereerd worden en die op de een of andere manier via de antenne de ruimte in gaan. Voorbeelden zijn: oscillatorsignalen of harmonischen hiervan, mengproducten enz Het is zaak deze signalen bij de bron aan te pakken omdat het na eventuele versterking extra moeite kost om er vanaf te geraken. -Harmonischen Ook harmonischen van het uitgezonden gewenste sinaal kunnen een probleem vormen. Ze ontstaan meestal in de eindtrap waar naast versterking ook vervorming aan de orde is. Vervorming betekent een niet zuiver sinusvormigsignaat en dus harmonischen. Deze kan men met een laagdoorlaatfilter, zoals het Π-filter, teniet doen. Zie ook voor ongewenste Hf-uitstraling en harmonischen: artikel 6 Storing van de AT-publikatie Voorschriften en beperkingen. De Romeo Foxtrot vereniging heeft van bovengenoemde toestemming om dit les-materiaal te mogen gebruiken Onze Dank daarvoor: Frans van Venrooij, PA0VRO

34 Hoofdstuk 6. Antennes en transmissielijnen 6.1 Antennetypen (alleen opbouw, richteigenschappen en polarisatie) -Halvegolfantenne met voeding in het midden (dipool) Opbouw Zoals de naam al zegt is deze antenne 1/2λ lang en wordt deze in het midden gevoed. In de praktijk is de lengte 3 tot 5 procent korter dan 1/2λ. De stroom- en spanningsverdeling is als aangegeven in onderstaande figuur. Stroomverdeling: aan de uiteinden is de stroom nul (de stroom kan aan de uiteinden nergens heen) en in het midden maximaal. Spanningsverdeling: Aan de uiteinden is de spanning maximaal en in het midden minimaal. De impedantie loopt van een minimale waarde in het midden naar een oneindig hoge waarde aan de uiteinden. De impedantie is te bepalen door op een bepaald punt, volgens de wet van Ohm, de spanning door de stroom te delen. Richteigenschappen. In het horizontalle vlak is het stralingsdiagram van een horizontaal opgehangen dipool achtvormig In het vertikale vlak circelvormig. Als we de dipool vertikaal opstellen hebben we een rondstraler. Loodrecht op de dipool wordt de meeste energie uitgezonden, evenwijdig aan de dipool is dit nul. Polarisatie De richting van het electrisch veld is tevens de polarisatie richting. De richting van het electrisch veld is evenwijdig aan de dipool, dus de polarisatie richting is ook evenwijdig aan de dipool. Als de dipool horizontaal geplaatst is is de antenne horizontaal gepolariseerd, staat de dipool vertikaal dan is de antenne vertikaal gepolariseerd.. -Antenne met voeding aan het einde Opbouw Het stralende element is 1/2λ lang (minus 5 %) of een veelvoud hiervan. Dit stralende element wordt gevoed via een 1/4λ open lijn, een balun (1:1) en een coaxkabel. De impedantie op het voedingspunt is zeer hoog (I = 0 en U = zeer hoog) Aan het begin van de 1/4λ open lijn is de impedantie laag (I = zeer hoog en U = 0)

35 Richteigenschappen. In het horizontalle vlak is het stralingsdiagram van een horizontaal opgehangen dipool achtvormig In het vertikale vlak circelvormig. Loodrecht op de dipool wordt de meeste energie uitgezonden, evenwijdig aan de dipool is dit nul. Polarisatie De richting van het electrisch veld is tevens de polarisatie richting. De richting van het electrisch veld is evenwijdig aan de dipool, dus de polarisatie richting is ook evenwijdig aan de dipool. Als de dipool horizontaal geplaatst is is de antenne horizontaal gepolariseerd. -Kwartgolf vertikale antenne (groundplane) Opbouw Een 1/4λ spriet boven een geleidend vlak. Het geleidend vlak werkt electrisch als een spiegel. De gestippelde lijn is het spiegelbeeld van de antenne 1/4λ spriet en vormt met deze 1/4λ spriet een vertikale 1/2λ dipool. De impedantie van een 1/2λ dipool is ongeveer 70 ohm. De impedantie van de 1/4λ spriet ten opzichte van het geleidend vlak is ongeveer 35 ohm. Wordt het geleidend vlak gevormd door radialen en buigen we deze naar beneden dan wordt de impedantie groter en met wat experimenteren bereiken we een impedantie van 50 ohm. Richteigenschappen Een 1/4λ spriet heeft in het horizontale vlak een cirkelvormig richtdiagram en fungeert dus als een rondstraler. Polarisatie De polarisatie van een 1/4λ spriet is vertikaal (waarom?)

36 -Antenne met parasitaire elementen (yagi). Opbouw Een 1/2λ dipool zendt evenveel energie naar achteren uit als naar voren. We kunnen deze energie verdeling beinvloeden door zogenaamde parasitaire elemten aan te brengen. We beginnen met een reflector achter de stralende dipool te plaatsen. De reflector is iets, ongeveer 5 %, langer als de straler. Hiermee wordt zoals de naam al aangeeft een groot deel van de naar achteren uitgestraalde energie naar voren gereflecteerd. Nu kunnen we door directoren aan te brengen, de naar voren uitgestraalde energie verder bundelen. Directoren zijn wat korter als de straler, ongeveer 5%. Door deze parasitaire elementen aan te brengen wordt de impedantie in het voedingspunt sterk verlaagd en moeten we maatregelen nemen om deze impedantie weer te verhogen zodat de waarde weer op 50 ohm komt. Vaak wordt dan een gevouwen dipool gebruikt die op zich een impedantie heeft van ongeveer 300 ohm. Richteigenschappen. Een yagi bundelt bijna alle energie in een bepaalde richting. De openingshoek van een 16 elements Tonna bedraagt 2 x 16,5 0. Het is duidelijk dat dit problemen kan opleveren met het vinden van het tegenstation! Polarisatie De polarisatie is gelijk aan de opstelling van de straler; is deze horizontaal dan is de polarisatie ook horizontaal, is deze vertikaal dan id de polarisatie ook vertikaal. 6.2 Transmissielijnen -Opbouw en gebruik van open lijn en coaxiale kabel. Open lijn Een open lijn is opgebouwd uit twee parallelle geleiders, die op afstand gehouden worden door spreiders van isolatie materiaal. Het dielectricum tussen de geleiders is hoofdzakelijk lucht.

37 De open lijn wordt vaak gebruikt als afgestemde voedingslijn bij eindgevoede antennes, vanwege de hogere doorslagspanning. (een afgestemde voedingslijn is in resonantie; bij resonatie treedt opslingering op van de spanning) De open lijn is electrisch en mechanisch symmetrisch. De karakteristieke impedantie ligt tussen de 200 en 400 ohm. Coaxiale kabel Een coaxiale kabel is opgebouwd uit twee coaxiale geleiders met daartussen een dielectricum meestal van polytheen of een andere hoogwaardige verliesvrije kunststof. De coaxiale kabel wordt toegepast als er sprake is van lopende golven en de antenne aangepast is op de voedingslijn. De reflectie is dan minimaal. De coaxiale kabel is asymmetrisch electrisch gezien. De buitenmantel wordt met massa (aarde) verbonden. De karakteristieke impedantie van coaxiale kabels ligt tussen de 30 en 100 ohm; voor onze toepassing gebruiken we een type met een karakteristieke impedantie van 50 ohm. -Voor- en nadelen van open lijn en coaxiale kabel Open lijn hoge doorslagspanning hoge karakteristieke impedantie ohm Coaxiale kabel ohm niet beinvloed door voorwerpen in de buurt straalt niet beter tegen weersinvloeden bestand -Antenne aanpaseenheid (alleen het doel) Een antenne aanpaseenheid heeft als doel er voor zorg te dragen dat de energie die een zender produceert ook door de antenne daadwerkelijk wordt uitgezonden. Een antenne aanpseenheid past het antennesysteem aan op de uitgang van de zender of op de coaxiale kabel, die de zender met de aanpaseenheid verbindt, zodat de energieoverdracht optimaal plaatsvindt. Dit wil zeggen: a) Het compenseren van inductieve of capacitieve componenten in de impedantie b) Het ohmse deel in de impedantie gelijk maken aan de uitgangsimpedantie van de zender of aan de karakteristieke impedantie van de coax kabel welke de zender met de aanpaseenheid verbindt

38 Hoofdstuk 7. Propagatie en Frequentie spectrum 7.1 Propagatie - Ionosfeerlagen en het effect op de HF-propagatie Regelmatig komt het voor, dat we op de 20 meter band stations uit Australie en het verre oosten horen. Hoe komt het dat we deze verre stations kunnen ontvangen? Om de aarde op zo n 75 km tot 400 km hoogte bevindt zich de ionosfeer. In de ionosfeer bevinden zich electrisch geleidende lagen, die de radiogolven reflecteren en terugkaatsen naar de aarde. Het aardoppervlak kaatst deze gereflecteerde radiogolven weer terug omhoog richting ionosfeer, en daar worden ze weer teruggekaatst naar de aarde, enz. Het radiosignaal zigzagt op deze manier tussen het ardoppervlak en de ionosfeer naar deandere kant van de aardbol, waarbij het signaal meer of minder verzwakt wordt. De verzwakking is afhankelijk van de mate van reflectie door de geleidende lagen. Wordt er weinig gereflecteerd dan is de verzwakking groot want een groot gedeelte van het signaal gaat dan door de ionosfeer heen en verdwijnt in de ruimte. De antenne heeft een bepaalde opstraalhoek. Hoe kleiner deze hoek hoe minder vaak er gereflecteerd hoeft te worden om dezelfde afstand te overbruggen en hoe sterker het signaal aankomt bij het tegenstation. Of hoe kleiner de opstraalhoek hoe groter de reikwijdte van ons station. In de ionosfeer onderscheiden we de D, de E, de F 1 en de F 2 lagen. De D-laag draagt niet bij tot een grotere reikwijdte in tegendeel absorbeert overdag signalen op 40 en 80 meter. s Nachts is de D-laag niet aanwezig. De E, F 1 en F 2 lagen dragen wel bij tot een grotere reikwijdte, ze fungeren als spiegels, waarbij een deel van het radiosinaal door deze lagen heen gaat en in het heelal verdwijnt en een deel gereflecteerd wordt naar het aardoppervlak. - De in vloed van de zonnevlekkencyclus op de communicatie Hoe groot het gereflecteerde deel is hangt af van het aantal electrisch geladen deeltjes in de E, F 1 en F 2. Dit aantal deeltjes is niet constant en varieert met de hoogte. Het aantal electrisch geladen deeltjes is onderhevig aan schommelingen, die bepaald worden door de zoninstraling (dagcyclus en jaarcyclus) en het aantal zonnevlekken. S Nachts voegen de F 1 en F 2 zich samen tot de F-laag. Overdag onder invloed van de zon splitst de F-laag zich weer in de F 1 en F 2 laag. De lagen zijn dus steeds in beweging.

39 Het aantal zonnevlekken vertoont van jaar tot jaar schommelingen en men onderscheidt hierin een 11-jarige cyclus. Vooral de 10, 15 en 20 meter band zijn sterk aan deze verschijnselen onderhevig. In 1996/1997 vertoonde de zonneactiviteit een minimum. Nu neemt de zonneactiviteit weer toe en worden de mogelijkheden voor de zendamateur weer groter. - Fading De spiegelende E, F 1 en F 2 lagen zijn constant in beweging en zijn niet iedere dag het zelfde ook vertonen deze hier en daar gaten die het ene moment weer opgevuld worden en het andere moment ontstaan. Deze beweging in deze geleidende lagen ie er de oorzaak van dat we veraf gelegen stations soms met wisselde signaalsterkte ontvangen. Als bijvoorbeeld een radiogolf tegen twee verschillende lagen die in beweging zijn gereflecteerd wordt, komen er bij de ontvanger twee dezelfde signalen, die elkaar kunnen versterken maar ook elkaar kunnen uitdoven. Dit verschijnsel is herkenbaar als een kort wegzakken in de ruis van een verafgelegen station waarna het weer sterk opkomt. Dit verschijnsel duurt slechts kort en we spreken dan van fading. Duurt het verschijnsel langer, uren of dagen dan spreekt men van wisselende condities. Voor de VHF en UHF hebben de E, F 1 en F 2 geen betekenis. De VHF en UHF signalen worden niet gereflecteerd en verdwijnen in de ruimte. Op de VHF en UHF banden moeten de antennes elkaar kunnen zien. De reikwijdte van de zender is iets verder als de horizon omdat de EM-stralen iets met het aardoppervlak meebuigen. Dus de antennehoogte is belangrijk. Hoe hoger hoe beter. Globaal kan gesteld worden dat bij een twee keer zo hoog opgestelde antenne de reikwijdte 1,4 maal zo groot wordt Toch zijn er interessante mogelijkheden voor de VHF en UHF amateur: Meteor-scatter Oo k meteorietregens veroorzaken reflectiegebieden in de ionosfeer. Als een meteoriet verbrandt ontstaat een oplichtende staart, die VHF-radiogolven goed reflecteert. De levensduur van deze staart is maar enkele seconden tot hooguit enkele tientallen seconden. De overbrugbare afstand is ca 1800 km. De grootste meteorietenregen is de Perseiden regen in de tweede en derde week van augustus. Door de korte reflectieduur worden de verbindingen doorgaans gemaakt met hogesnelheidtelegrafie. Aurora Dit verschijnsel is gekoppeld aan het noorderlicht. Het wordt veroorzaakt door de zonnewind. Electrisch geladen deeltjes worden door de zon uitgestoten en via het aardmagnetisch veld naar de polen afgebogen. In de ionosfeer komen de geladen deeltjes in botsing met de gasmoleculen van de zeer ijle atmosfeer. Hierbij ontstaat zowel licht (het noorderlicht) als een wolk, met een hoge concentratie aan vrije electronen, die de VHF-radiogolven reflecteert Een kenmerk van deze gereflecteerde golvenis dat ze soms een rauw sissend geluid meebrengen. Sporadische E (E s ) In de zomer kan de E-laag op bepaalde plaatsen, soms zo sterk geioniseerd raken dat zelfs 145 Mhz signalen nog gereflecteerd worden. Er kunnen dan afstanden tot 1800 km overbrugd worden. - Troposfeer Het deel van de atmosfeer waarin het weer zich afspeelt heet troposfeer. De troposfeer strekt zich uit tot 10 km hoogte. Ook hier kunnen we interessante mogelijkheden vinden voor de VHF- en UHF-amateur. - De invloed van de meteorologische omstandigheden op de VHF/UHF-propagatie Inversie Als een warme lucht laag over een koude luchtlaag schuift en deze afdekt zal de temperatuur in de atmosfeer in eerste instantie afnemen met de hoogte tot we de warme luchtlaag bereiken en daar neemt de temperatuur weer toe met de hoogte. Dit noemen we een inversie. Op de overgang van koud naar warm worden de radiogolven van bijvoorbeeld een tweemeterstation afgebogen. In sommige gevallen kan de afbuiging zo sterk zijn dat de radiogolven nadat deze een grote afstand afgelegd hebben weer terugbuigen naar de aarde. Er zijn dan verbindingen mogelijk tot 1500 km. Omdat deze voortplanting in de troposfeer plaatsvindt, noemt men dit tropo-propagatie.

40 7.2 Frequentiespectrum - HF, VHF, UHF frequentiegebied

41 Hoofdstuk 8. Metingen 8.1 Meten Het meten van: -Gelijk- en wisselspanningen Algemeen Met behulp van een gevoelige draaispoelmeter kunnen we zowel kleine stroompjes (bijv van 10 ua) als kleine spanningen (bijv van 10 mv) meten,. Het spoeltje in de draaispoelmeter heeft een groot aantal windingen van zeer fijn dun draad en daarmee een zekere weerstand R m Opbouw Het spoeltje is draaibaar in het veld van een magneet opgesteld en wordt met behulp van twee spiraalveertjes in een bepaalde stand gehouden. Loopt er een stroom door het spoeltje dan zal het, door het spoeltje opgewekte magneetveld zich afzetten tegen het magneetveld van de magneet en het spoeltje zal een stukje draaien tot boven beschreven kracht evenwicht maakt met de veerkracht van de veertjes. De wijzer, die bevestigd is aan het spoeltje, zal dan een bepaalde uitslag vertonen. Hoe groter de stroom door het spoeltje hoe groter de uitslag van de wijzer. In nevenstaande figuur is een vervangingsschema van een gevoelige draaispoelmeter getekend Ook hier geldt de wet van Ohm U = I x R m U is de spanning over de meter, I is de stroom door de meter en R m is de weerstand van de meter. Dit geldt natuurlijk ook bij volle uitslag van de wijzer; de stroom en de spanning zijn dan maximaal, U max = I max x R m Zoals al gezegd we kunnen met de gevoelige draaispoelmeter zowel stromen als spanningen meten. De schaal moet dan geijkt zijn in amperes of volts. We moeten ons hierbij realiseren dat de spanning over een component staat. Willen we bijvoorbeeld de spanning meten over een weerstand dan moeten we de voltmeter parallel schakelen aan de weerstand; de voltmeter mag dan niet de spanning over de weerstand beinvloeden, dat wil zeggen dat de weerstand van de voltmeter heel groot moet zijn ten opzichte van de weerstand waar de spanning over staat, die we willen meten. We kunnen ook de gevoeligheid van een voltmeter aangeven: De gevoeligheid G = R m / U max ohm per volt. Weten we de maximale spanning die een voltmeter kan meten en weten we de gevoeligheid dan kunnen we de weerstand van het instrument uitrekenen R m = G x U max. Vergroten van het meetbereik van de voltmeter: Stel we hebben een ua-meter van 100 ua (maximale stroom) en een R m van 100 ohm. U max is dan 0,01 volt We willen hiermee een gelijkspanning van 15 volt (volle schaal) meten. Dan moeten we het instrument voorzien van een voorschakelweerstand R v ; dit is een weerstand in serie met het instrument R totaal = 15 / 0,0001 = ohm = R m + R v Uiteraard moet de schaal van het instrument worden aangepast!! R v = = ohm Sluiten we een 50 Hz wisselspanning van 15 volt aan op dit instrument dan zien we geen uitslag van de wijzer. De traagheid van een draaispoelmeter is zodanig dat deze de snelle wisselingen (50x per seconde) niet kan volgen. Om nu toch een dergelijke spanning te kunnen meten gaan we de wisselspanning gelijkrichten. In de praktijk gebeurt dit met een kleine brugcel. Het meetinstrument is aan gesloten op de + en klemmen van de brugcel en de voorschakelweerstand op een van de wisselspannings-aansluitingen van de brugcel. De schaal moet nu geijkt worden voor wisselspanning.

42 -Gelijk- en wisselstromen Bij het meten van stromen moeten we ons realiseren dat de stroom door een component loopt Willen we bijvoorbeeld de stroom weten door een weerstand dan moeten we de amperemeter in serie schakelen met de weerstand; de amperemeter mag dan niet de stroom door de weerstand beinvloeden, dat wil zeggen dat de weerstand van de amperemeter heel klein moet zijn ten opzichte van de weerstand waar de stroom door loopt die we willen meten. Vergroten van het meetbereik van de ampere-meter Stel we hebben een ua-meter van 100 ua (maximale stroom) en een R m van 100 ohm. We willen daarmee 0,5 Ampere (volle schaal) meten. Dan moeten we het instrument voorzien van een shuntweerstand R s ; dit is een weerstand parallel aan het instrument. U max = I max x R m U max = 0,0001 x 100 = 0,01 dezelfde spanning moet over de R s staan 0,01 = 0,4999 x R s R s = 0,01 / 0,4999 R s is ongeveer 0,002 ohm Willen we een 50 Hz wisselsstroom van 0,5 ampere meten met dit instrument dan zien we geen uitslag van de wijzer. De traagheid van een draaispoelmeter is zodanig dat deze de snelle wisselingen (50x per seconde) niet kan volgen. Om nu toch een dergelijke stroom te kunnen meten gaan we de wisselstroom gelijkrichten. In de praktijk gebeurt dit met een kleine bruggelijkrichter. Het meetinstrument is aan gesloten op de + en klemmen van de brugcel en de shunt weerstand op de wisselspannings-aansluitingen van de brugcel. De schaal moet nu geijkt worden voor wisselstroom. -Weerstand Om een onbekende weerstand te meten maken we gebruik van 0nderstaande schakeling. Volgens de wet van Ohm is U = I x R x R x = U/I R x = 1,5 / 0,0001 = ohm = 15 kohm We kunnen natuurlijk ook de schaal ijken door een aantal bekende weerstanden te meten. We kunnen de waarde van de weerstand dan meteen aflezen. In een analoge universeelmeter heeft men dit principe toegepast en ook een voorziening aangebracht om de meter op nul te stellen. Is er geen weerstand tussen de klemmen (R x is oneindig groot) dan loopt er geen stroom. Bij deze wijzerstand hoort de waarde oneindig. Vervangen we R x door een kortsluiting dan is R x gelijk aan 0 en moet de wijzer volle uitslag vertonen en net niet tegen de aanslag staan. Bij deze uitslag hoort de waarde 0. Staat de wijzer tegen de aanslag dan kunnen we dat met de potentiometer corrigeren. We stellen de meter dan op 0. De schaal van de meter moet nu nog geijkt worden voor de waarden tussen 0 en oneindig. -Gelijkstroom- en hoogfrequentvermogen Gelijkstroomvermogen P = UxI In nevenstaande situatie neemt de tranceiver 2 A op bij een voedingsspanning van 12 V Het opgenomen vermogen is 12 x 2 = 24 watt P = U 2 /R = 15 2 /1000 = 225/1000 = 0,225 watt P = I 2 R = (0,015) 2 x 1000 = 0, x 1000 = 0,225 watt

43 Hoogfrequentvermogen Als we het uitgangsvermogen van onze zender willen meten sluiten we deze aan op een zogenaamde kunstantenne, een inductie vrije weerstand van 50 ohm, en meten de topwaarde van de spanning over deze weerstand. We kunnen dan het vermogen berekenen P = (U top ) 2 /(2R). Waarom delen door 2R inplaats van R? Bij de berekening dient men uit te gaan van de effectieve waarde van de spanning. We meten echter de topwaarde. Om dat verschil te corrigeren moeten we in de formule door 2 delen. -Frequentie Frequentie kunnen we op twee manieren meten: 1) met een afstembare kring en een detector. Het principe is als volgt: via een koppelspoel wordt het signaal met de onbekende frequentie toegevoerd aan de afstembare kring. Door te draaien aan de variabele condensator zal op een bepaald moment de afstembare kring in resonantie komen en energie opnemen uit het toegevoerde signaal. Dit is te constateren uit een uitslag van het meetinstrument De afstemcondensator is voorzien van een, in frequentie, geijkte schaal en we kunnen nu de frequentie aflezen. Deze methode is niet erg nauwkeurig maar voor een eerste indicatie zeer geschikt. 2) Door van een periodiek signaal, waarvan de frequentie gemeten moet worden, gedurende 1 seconde te tellen hoe vaak het signaal een bepaalde drempelspanning heeft overschreden. Deze methode is beduidend nauwkeuriger en is mogelijk gemaakt door de hedendaagse digitale techniek. -Resonantiefrequentie De resonantie frequentie van een afgestemde kring kunnen we bepalen door de spoel van de afgestemde kring van een variabele frequentie oscillator in de buurt te brengen van de afgestemde kring waarvan we de resonantiefrequentie willen meten. Als de frequentie van de oscillator gelijk is aan de resonantiefrequentie van de afgestemde kring, ontrekt deze kring energie aan de oscillator. De oscillator zal dan minder heftig oscilleren en dit wordt zichtbaar gemaakt op een draaispoel meter. 8.2 Meetinstrumenten Het meten met: -Universeelmeter (analoog en digitaal) Met een universeelmeter kan men gelijkspanningen en stromen, wisselspanningen en stromen en weerstanden meten. Alvorens te gaan meten dient men het juiste meetbereik in te stellen. Denk eraan dat bij de meetbereiken voor het bepalen van stromen de meter een uiterst lage weerstand heeft en dat een kleine spanning op de klemmen al leidt tot grote stromen. Als men per vergissing het instrument op het meten van stromen heeft staan en men probeert een spanningg te meten dat dit meestal het einde van het instrument instrument inhoudt en ook schade oplevert aan de electronica waaraan men meet. Bij een digitale universeelmeter wordt het analoge signaal met behulp van een ADC (Analoog Digitaal Convertor) omgezet in een digitaal signaal. Een analoog meetinstrument heeft als voor deel dat je gemakkelijk een trend kunt waarnemen met een digitale meter is dit moeilijker

44 -Staandegolfmeter Een staandegolfmeter wordt gebruikt op een transmissielijn waarop een lopende, naar de antenne gaande, golf aanwezig dient te zijn. Met het instrument kan men deze meten en tevens kan men controleren of er een gereflecteerde gof aanwezig is. Is dit het geval dan kan men correcties aanbrengen aan de antenne en nagaan welk effect deze aanpassingen gehad hebben. Op de foto zijn een drietal staandegolfmeters afgebeeld. Het principe is bij deze drie instrumenten hetzelfde en gebasserd op de richtingskoppelaar. Hierbij wordt of de sterkte van de heengaande golf (forward) of de sterkte van de gereflecteerde golf (reflected) gedetecteerd en zichtbaar gemaakt op het aanwijsinstrument. -Frequentieteller Deze frequentieteller is gebaseerd op het tellen, hoe vaak het signaal een bepaalde drempelspanning in een seconde heeft overschreden. Deze methode is beduidend nauwkeuriger en is mogelijk gemaakt door de hedendaagse digitale techniek. Belangrijk is hierbij dat het signaal ten opzichte van de drempelspanning voldoende groot is. Is het signaal kleiner dan de drempelspanning dan kan het instrument niet tellen; is het signaal ongeveer even groot als de drempelspanning dan kan ruis en stoorsinalen de meting negatief beinvloeden. Dit is waarschijnlijk het geval als er steeds andere waarden voor de frequentie worden weergegeven -Absorptiefrequentiemeter als absorptiefrequentiemeter werkt. Op de foto is een wavemeter voor MHz afgebeeld. Het apparaat is voorzien van een antenne (rechts naast het meetinstrument voor de doos) Met de knop rechts naast de draaispoelmeter kan men de gevoeligheid instellen. Aan de rechterkant steekt een micrometer uit het huis waarmee men de frequentie kan instellen. Deze is af te lezen via het venstertje (is tevens loupe) boven de knop voor de gevoeligheid. Het is een passief instrument; het heeft geen energie nodig, die wordt ontrokken aan de te meten EM-golf Ook de hierinder afgebeelde Dip-meter heeft een sschakelaarstand waarbij deze Dip-meter

45 -Dipmeter De dipmeter bestaat uit een oscillator met een externe spoel om deze te koppelen met de kring waarvan de resonantiefrequentie gemeten dient te worden. In het afgebeelde instrument is deze oscillator ondergebracht in de ronde behuizing op de voorgrond, Hierop zit ook de externe spoel gestoken die verwisselbaar is om andere frequentie bereiken mogelijk te maken. De oscillator is voorzien van een geijkte frequentieschaal. Met de knop op de oscillator kan met de frequentie varieren. In dit geval is de oscillator uitgerust met een buis. Als de oscillator oscilleert dan gebeurt dit zo heftig dat de buis roosterstroom trekt. Deze roosterstroom wordt gemeten met de draaispoelmeter op het grotere kastje. Is de oscillator afgestemd op de resonantiefrequentie van de te meten kring, dan ontrekt die kring energie aan de oscillator, de oscillaties zijn minder heftig en daardoor zal er een kleinere roosterstroom gaan lopen. We zien dus een dip in de roosterstroom; vandaar de naam griddip - meter -Kunstantenne (dummyload) Op de foto staat een wat overgedimensioneerde kunstantenne afgebeeld. Deze bestaat uit een inductievrije weerstand waardoor deze dummyload geschikt is tot 1 GHz. Doordat de weerstand in een oliebad is ondergebracht wordt de warmte snel naar de koelribben afgevoerd en daardoor dit ding bruikbaar is tot 1 kw. Verder is er een 20 db verzwakker in gebouwd, zodat met een gebruikelijke vermogensmeter dit grote vermogen eventueel gemeten kan worden