Antenner och matarledningar
Navigeringshjälp
Den här navigeringshjälpen visar de första stegen för att använda presentationen. Du kan hoppa över den med ⟶ (högerpil).
Navigering
Du kan bläddra mellan bilder och avsnitt med piltangenterna på datorn.
- Pil ned och upp: nästa / föregående bild
- Pil höger och vänster: nästa / föregående avsnitt
- Blanksteg eller ”n”: visa elementen på bilden ett i taget eller gå till nästa bild
- Skift-blanksteg eller ”p”: dölj elementen baklänges eller gå till föregående bild
Fler funktioner
Med några kortkommandon kommer du åt fler funktioner. De viktigaste är:
- F1
- Help / hjälp
- o
- Overview / översikt över alla bilder
- s
- Speaker View / talarvy
- f
- Full Screen / helskärmsläge
- b
- Break, Black, Pause / dölj presentationen
- Alt-klick
- Zooma in på eller ut från bilden
Översikt
Presentationen är tvådimensionell: kolumnerna är kapitlets avsnitt och raderna är bilderna i respektive avsnitt.
Skriver du ett ”o” får du en översikt över alla bilder i presentationen. Det hjälper dig att få en överblick eller hitta tillbaka om du känner att du ”gått vilse”. Navigera med piltangenterna.
Klicka på en bild för att visa den.
Talarvy
Skriver du ett ”s” öppnas ett nytt fönster, talarvyn.
Under ”Layout” kan du välja mellan olika placeringar av elementen.
Talarvyn innehåller följande:
- Till vänster syns den aktuella bilden
- Uppe till höger syns nästa bild
- I mitten till höger finns hjälpmedel för tidsplaneringen
- Nere till höger finns ”anteckningar för talaren”
- Längst ned finns navigeringspilarna
Praktiska tips för talarvyn
- Om du använder en projektor ställer du in operativsystemet på två skärmar: talarvyn visas då till exempel på laptopen medan deltagarna ser presentationen.
- Vid en onlinepresentation delar du webbläsarfliken och navigerar i fönstret ”Speaker View”.
- Talarvyn gäller alltid ett kapitel. I slutet av kapitlet måste den stängas för att kunna öppna en ny talarvy i nästa kapitel.
- För att markera något med muspekaren eller använda zoom måste du byta till det fönster där presentationen visas.
Helskärm
Skriver du ett ”f” visas den aktuella bilden i helskärm. Med ”Esc” lämnar du helskärmsläget.
Det är särskilt praktiskt för skärmen som visar presentationen för publiken.
Dölj
Skriver du ett ”b” döljs presentationen.
Du visar den igen på något av följande sätt:
- Klicka i fönstret.
- Tryck på ”b” igen.
- Klicka på knappen ”Resume presentation”.
Zoom
Håller du ned Alt-tangenten och klickar i presentationen zoomas den delen in. Det är praktiskt för att lyfta fram detaljer i kopplingar. Ett nytt klick tillsammans med Alt zoomar ut igen.
Zoomen fungerar bara i det valda fönstret. Talarvyn är inte synkroniserad med presentationsvyn när det gäller zoom.
Antennen
- Avger elektriska svängningar som radiovågor
- Radiovågorna breder ut sig över långa avstånd
- Tar upp radiovågor vid mottagning
- Leder dem som elektriska svängningar via antennkabeln till radion
Dipolantennen
- Antennens grundform
- Består av två delar, vanligtvis trådar eller metallstavar
- Vardera ledaren i antennkabeln ansluts till en del
- I praktiken används ofta halvvågsdipolen
- Är en halv våglängd lång
Exempel:
- Våglängd $\qty{10}{\meter}$
- halv våglängd $\qty{5}{\meter}$
- Varje halva av dipolen ca $\qty{2,5}{\meter}$
Strålning
- Dipol med rätt längd $\rightarrow$ god strålning/upptagning av radiovågen
- På högre eller lägre frekvenser fungerar den allt sämre
Inställning
Ställ in dipolantennen på önskad frekvens genom att korta eller förlänga lika mycket på båda sidor
- För hög resonansfrekvens: förläng båda sidor lika mycket
- För låg resonansfrekvens: korta båda sidor lika mycket
Yagiantennen (introduktion)
- Ledande stavar placeras framför och bakom dipolen
- Samlar radiovågorna i en viss riktning
- Hör till riktantennerna $\rightarrow$ riktas mot motstationen
Rundstrålande antenner
Up- and Outer-antenn
- Ena dipolhalvan riktas lodrätt (strålare), den andra vågrätt (radial/motvikt)
- Tillsammans $\lambda / 2$ långa, alltså vardera $\lambda / 4$
- Hör till vertikalantennerna
Om radialen mångfaldigas uppstår en groundplane-antenn
Marconiantenn
- Radialen ersätts av jorden
- Strålaren är fortfarande $\lambda / 4$ lång
- Kallas även ”mot jord matad $\lambda / 4$-vertikalantenn”
Rundstrålande antenn
- Groundplane- och marconiantenn strålar jämnt åt alla väderstreck
- Till skillnad från riktantenner lämpliga för att nå stationer i olika riktningar utan att behöva riktas om
- Bör placeras så högt och så fritt åt alla håll som möjligt, t. ex. på en mast eller hustaket
Ändmatade antenner
- Antennkabeln ansluts i ena änden av dipolen i stället för i mitten
- Vanlig konstruktion: ändmatad halvvågsdipol ($\lambda / 2$ lång)
- Behöver ett särskilt anpassningsdon, eftersom den inte har rätt matningsresistans
- På kortvåg ofta särskilt långa, på VHF/UHF ovanliga
- Ändmatad antenn med tråd längre än $\lambda$: långtrådsantenn
Polarisation
- Polarisationen kan vara vertikal eller horisontell
- Syns lätt hos de flesta antenner
- På VHF och högre bör alla använda samma polarisation
- Cirkulärt polariserad
- Roterande radiovågor med särskild antennkonstruktion
- Man skiljer mellan ”vänstercirkulärt” och ”högercirkulärt” polariserad
Montering av radio i fordon
- Prata med andra radioamatörer under färd
- Få tips eller trafikinformation
- Använd bara med handsfree
Montering
- Groundplane-antenn med fordonstaket som motvikt
- Helst centralt på fordonets metalltak
- Följ fordonstillverkarens anvisningar
- Kablar så korta som möjligt och på avstånd från andra ledningar i fordonet
Observera
- Spänningen $\qty{12}{\volt}$ eller $\qty{24}{\volt}$ verkar ofarlig
- Höga strömmar är möjliga
- Vid kortslutning är ljusbåge, kabelbrand eller fordonsbrand möjliga
- Montera en säkring med rätt värde för radion
Matarledningar
Sändareffekten som alstras i sändaren vill man så fullständigt och förlustfritt som möjligt stråla ut från antennen
Koaxialkabel
- Mest utbredd
- Inre och yttre ledare isolerade från varandra
- Omgiven av skyddsmantel
- Olika utföranden möjliga
Olika koaxialkablar
Kabeldämpning
- I koaxialkabeln uppstår förlust när sändareffekt omvandlas till värme
- Förlusten kallas kabeldämpning
- Mäts i decibel ($\unit{\dB}$) per $\qty{100}{\meter}$
- Förlusterna ökar med längd och frekvens
Karakteristisk impedans
- Anges i ohm ($\unit{\ohm}$)
- Egenskap hos ledningen, bestäms av uppbyggnaden (t. ex. avståndet mellan inner- och ytterledare)
- Längden påverkar inte
- Antennanslutning på amatörradioapparater: $\qty{50}{\ohm}$
- Koaxialkabel inom amatörradio: $\qty{50}{\ohm}$
- Tv-teknik: $\qty{75}{\ohm}$
- Sällan förekommer $\qty{60}{\ohm}$
Felanpassning
- Olika karakteristiska impedanser ihopkopplade $\rightarrow$ reflektioner i skarven
- Sändareffekt reflekteras delvis tillbaka till sändaren och strålas inte ut
- Kan i värsta fall skada sändaren
Koaxialkontakter
- Består av inner- och ytterledare
- Yttre hölje förbundet med ytterledaren
- Innerledaren förbunden med kontaktstift eller kontaktöppning
- Förbindelse genom lödning eller krimpning
- Hankontakt: kontaktstift utåt
- Honkontakt: kontaktöppning inåt
- Specialform chassikontakt: honkontakt inbyggd i en apparat
- Specialform inbyggd hankontakt: hankontakt inbyggd i en apparat
Vanliga koaxialkontakter inom amatörradio
- PL
- N
- BNC
- SMA
Beroende på användningsområde
- Frekvensområde
- Sändareffekt
- Kabeltyp
Anvisningar för användning
- Hantera varsamt
- Skruva fast ordentligt
- Innerledaren kan gå av
- Skärmen kan förskjutas
- Kontrollera vid behov mot kortslutning
- Använd kontakt som passar kabeldiameter/-tjocklek
- Samma karakteristiska impedans som koaxialkabeln $\rightarrow$ undviker oönskade reflektioner
PL-kontakten
- Användning: kortvåg till $\qty{2}{\meter}$-bandet
- Skruvförbindelse
- Kallas förvirrande nog också UHF-kontakt, trots att den egentligen inte är lämplig för UHF och högre!
N-kontakten
- Användning: från $\qty{2}{\meter}$-bandet upp i $\unit{\giga\hertz}$-området, även för höga effekter
- Skruvförbindelse
- Fjäderkontakter runt mittstiftet för särskilt god förbindelse för ytterledaren
Förväxla aldrig med PL-kontakter! En PL-kontakt i ett N-uttag kan förstöra det!
BNC-kontakten
- Användning: radioapparater med liten effekt upp till $\qty{70}{\centi\meter}$-bandet och inom mättekniken
- Det särskilda: bajonettlås
- Går snabbare att lossa än skruvförbindelserna hos PL eller N: vrid låset ca 90°
- Fjädermekanism skyddar mot att det lossnar av misstag
SMA-kontakten
- Användning: där man har lite plats
- Även på högfrekvensmätinstrument
- Från WLAN-området finns ”Reverse-SMA-kontakter”
- Benämningen avviker
- Reverse-SMA-”hankontakt” är en honkontakt
- Reverse-SMA-”honkontakt” är en hankontakt
- Stor förväxlingsrisk
- Båda varianterna används inom amatörradio
För höga och högsta frekvenser lämpar sig N- och SMA-kontaktsystem bäst
Stående-vågförhållande (SWR)
- Antenner har en matnings- eller fotpunktsresistans som beror på hur antennelementen är arrangerade
- Passar den inte den karakteristiska impedansen hos tillledningen uppstår en reflektion
- Sändareffekt reflekteras tillbaka till radion $\rightarrow$ kan inte strålas ut från antennen
- Stämmer antennens matningsresistans och matarledningens karakteristiska impedans överens föreligger anpassning
Stående-vågförhållande (SWR)
- Mätvärde för kvaliteten på antennanpassningen
- Anger förenklat hur mycket sändareffekt som reflekteras från antennen
- Förkortningen SWR kommer från engelskans ”standing wave ratio”
- Mäts med en SWR-mätare, kort SWR-meter
SWR-meter
Mäter samtidigt sändareffekten till antennen och den reflekterade, bakåtgående effekten
Kopplas in mellan transceivern och antennen eller är redan inbyggd i transceivern
God anpassning
- Vid perfekt anpassning visas värdet $\num{1}$
- Det bästa uppnåeliga värdet
- Hela effekten tas upp av antennen
- Ingen effekt reflekteras tillbaka in i sändaren
Dålig anpassning
- Vid dålig anpassning visas nära oändligt ($\infty$)
- Ingen antenn ansluten, matarledning bruten eller kortsluten
- Dålig anpassning av antennen eller skadad matarledning
- Kan i värsta fall förstöra sändaren
- Vid SWR $\num{2}$ reflekteras $\qty{11}{\percent}$ av sändareffekten
- Vid SWR $\num{3}$ reflekteras $\qty{25}{\percent}$ av sändareffekten
- Moderna transceivrar minskar sändareffekten automatiskt för att skydda sändaren
Hög kabeldämpning
- Minskar den reflekterade signalen
- Leder till förfalskad mätning
- Till exempel vid lång kabel
- Signalen minskar på vägen dit och tillbaka
Skyddsavstånd och exponering för elektromagnetiska fält
Elektromagnetiska fält
- Radiovågor består av elektriska och magnetiska fält som breder ut sig
- Sammanfattande kallade elektromagnetiska fält
- Eventuellt höga fältstyrkor nära antennen!
- Kan ha skadlig påverkan på människor som vistas i dem
- Särskilt fält vid högre sändareffekter kan skada människokroppen
- Kan också störa aktiva medicinska hjälpmedel, t. ex. pacemaker eller insulinpump
- Amatörradiostationer får inte utsätta människor för risker
- Varje radioamatör måste kunna det som gäller skydd av människor i elektromagnetiska fält
Regelverket i Sverige
- Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) ansvarar
- SSMFS 2008:18: allmänna råd om allmänhetens exponering
- Bygger på EU-rekommendation och ICNIRP
- Grundläggande begränsningar och referensvärden
Referensvärden
- Mäts utanför kroppen
- Strängast i området $\qtyrange{10}{400}{\mega\hertz}$: $\qty{28}{\volt\per\meter}$
- Du ansvarar för att referensvärdena inte överskrids där allmänheten vistas
- Ingen anmälningsplikt, men egenkontroll behövs
- Det handlar om att skydda människor!
- Egenkontrollen går vi igenom i nästa avsnitt
Effektiv utstrålad effekt (ERP)
Kort repetition om antenner:
- Groundplane-antenn strålar nästan jämnt åt alla väderstreck, men inte uppåt eller nedåt
- Yagi-Uda-antenn samlar radiovågorna framåt och minskar i alla andra riktningar
- Gränsvärden för skydd av personer måste hållas i alla riktningar
- Hålls de i riktningen för starkast utstrålning gäller det på samma avstånd även för alla andra riktningar
- Riktningen för starkast utstrålning kallas huvudstrålriktning
Förstärkningsfaktor
- Hur mycket bättre en antenn strålar i huvudstrålriktningen jämfört med en halvvågsdipol
- Förstärkningsfaktor $\num{2}$: Antennen strålar dubbelt så starkt i huvudstrålriktningen som en halvvågsdipol i sin huvudstrålriktning
Effektiv utstrålad effekt (ERP)
Effective radiated power
- Sändareffekt till antennen multiplicerad med den på halvvågsdipolen refererade förstärkningsfaktorn
- Motsvarar den effekt man skulle behöva mata in i en halvvågsdipol för att den ska stråla lika starkt som den betraktade antennen
Exempel: $\qty{5}{\watt}$ till en antenn med förstärkningsfaktor $\num{2}$ ger den effektiva utstrålade effekten $\qty{10}{\watt}$
Ekvivalent isotropiskt utstrålad effekt (EIRP)
Punktstrålare eller isotrop strålare
- Teoretisk antenn
- Oändligt liten
- Radiovågor strålas jämnt ut i alla riktningar
- Ingen huvudstrålriktning finns
EIRP
Equivalent isotropic radiated power
- När den utstrålade effekten refereras till den isotropa strålaren talar man om ”ekvivalent isotropiskt utstrålad effekt”
Beräkning
- Sker på samma sätt som för ERP
- Har en antenn förstärkningsfaktorn $\num{3}$ jämfört med den isotropa strålaren strålar den i huvudstrålriktningen tre gånger så starkt som en isotrop strålare i en godtycklig riktning
- Vid $\qty{5}{\watt}$ sändareffekt till en antenn med förstärkningsfaktor $\num{3}$ jämfört med den isotropa strålaren blir den utstrålade effekten $\qty{15}{\watt}$ EIRP
Förhållande till halvvågsdipolen
- Halvvågsdipolen har förstärkningsfaktorn $\num{1,64}$ jämfört med den isotropa strålaren
- En antenn med förstärkningsfaktorn $\num{2}$ jämfört med halvvågsdipolen har förstärkningsfaktorn $2 \cdot 1,64 = 3,28$ jämfört med den isotropa strålaren
Tillåten effekt med instegscertifikat
- Instegscertifikat, HF och $\qty{50}{\mega\hertz}$: högst $\qty{25}{\watt}$ PEP
- $\qty{144}{\mega\hertz}$: högst $\qty{25}{\watt}$ ERP (ca $\qty{41}{\watt}$ EIRP)
Exempel
En radio med $\qty{5}{\watt}$ sändareffekt och en antenn med förstärkningsfaktorn $\num{4}$ refererad till halvvågsdipolen får användas:
$\qty{5}{\watt} \cdot 4 = \qty{20}{\watt}$ ERP
Egenkontroll av fältstyrka och skyddsavstånd
Egenkontroll i stället för anmälan
- Såvitt vi kunnat se finns ingen anmälningsplikt för fasta amatörradiostationer i Sverige
- Du bedömer själv fältstyrkorna och jämför med referensvärdena i SSMFS 2008:18
- Spara resultaten och gör om beräkningen när du ändrar något
Skyddsavstånd
- Avståndet runt antennen där referensvärdena inte hålls
- Obehöriga får inte vistas där medan du sänder
- Uppfyllt om området ligger på din egen tomt
Indata:
- Antennförstärkning $G$ (ggr, dBi)
- Medeleffekt $P$ över 6 minuter
- Matarledningens dämpning $k$
- Avstånd $d$
Medeleffekt
- $$P = P_\mathrm{sändare} \cdot \text{moduleringsfaktor} \cdot \text{intermittensfaktor}$$
- SSB 0,2 · CW 0,4 · SSB med kompression 0,5 · FM och digitala trafiksätt 1,0
- Intermittensfaktor: andel av sex minuter som du sänder
Formel i fjärrfältet
$$d = \dfrac{\sqrt{\qty{30}{\ohm} \cdot P \cdot G \cdot k}}{E_\mathrm{ref}}$$- $E_\mathrm{ref}$: referensvärde ur SSMFS 2008:18
- Exempel: dipol $\qty{3,75}{\mega\hertz}$, $\qty{100}{\watt}$ SSB med kompression: $\approx \qty{0,73}{\meter}$
Hjälpmedel
- Handräkning
- Program, t. ex. ICNIRPCalc
- Antennsimulering
- Mätning av fältstyrka
Flera sändningar samtidigt
- Flera sändningar kan pågå samtidigt på olika frekvenser
- Oftast via olika antenner
- Alla antenner måste beaktas tillsammans när skyddsavstånden överlappar
Antenner: bygglov och ansvar
- Byggregler (bygglov) hos den lokala kommunen
- Höjd, avstånd till grannfastigheter, vindlast osv.
- Ägaren eller den som driver antennanläggningen är ansvarig
Antenner och elledningar
- Håll antennen fri från elledningar
- Vid skada på antennen får inga delar eller ledningar vidröra elförsörjningsledningarna
Observera
Om en antenn vidrör en elledning finns akut risk för livsfarliga elstötar!
Åskskydd och god teknisk praxis
Åskskydd
- Antenner riskerar att drabbas av direkta blixtnedslag
- Vidta skyddsåtgärder enligt vedertagna tekniska regler
- Följ gällande standarder för åskskydd, t. ex. SS-EN 62305
Observera
Arbeten på ett åskskyddssystem ska endast utföras av behöriga fackmän med rätt utbildning!
Potentialutjämning och jordning
Potentialutjämning och jordning
- Potentialutjämning förhindrar farlig beröringsspänning mellan apparaterna
- Med jordning leds oönskade elektriska strömmar (t. ex. vid fel) från höljet till jord
- Koppla ihop apparaternas metallhöljen med korta ledare
- Anslut till byggnadens huvudjordskena
- Följ gällande standarder för jordning av radioanläggningar
Observera
Anslut potentialutjämning och jordning bara om du vet exakt vad du gör. Om du är osäker, be en erfaren radioamatör eller en behörig elektriker om hjälp.