Radioamatører på langbølge!

Med de reviderede bestemmelser for danske radioamatører af 18. september 1997 fik danske radioamatører mulighed for at prøve at arbejde på et nyt bånd på langbølge, nemlig i området 135,7 til 137,8 kHz. Det var et initiativ indenfor CEPT, den europæiske "P&T-konference", som gav den danske Telestyrelse muligheden for denne tilladelse. I øvrigt var Danmark eet af de første lande til at tillade brugen af dette nye amatørbånd. Andre europæiske lande kom med efterhånden, nogle hurtigere end andre; senest (maj 2000) fik også franske amatører en længe ventet tilladelse.

Den del af langbølgeområdet, hvor vi må arbejde, var i mange år benyttet af bl.a. faste tjenester og radiofonitjenester samt lidt længere tilbage i historien af den mobile maritime tjeneste (der var engang en kaldefrekvens på 143 kHz svarende til den mere kendte frekvens 500 kHz. Det er et meget smalt båndsegment, vil har til rådighed, kun 2,1 kHz, vi må i Danmark bruge flere modes, også SSB (der er lige netop plads til det!). I praksis er det nu de digitale modes, der benyttes, lige fra manuel morsetelegrafi (af flere grunde ikke særlig hurtigt) til maskin-morse med meget lav hastighed (flere sekunders priklængder) såvel som andre langsomme digitale modes. Den effekt, vi må køre med, er udtrykt som effektiv udstrålet effekt (ERP); må sende 1 Watt ud. Det lyder ikke af ret meget, men de fleste langbølgeamatører klarer sig nu alligevel, typiske udstrålede effekter er fra et tital til nogle få hundrede milliWatt!

Udbredelse og antenner.
Den primære udbredelsesform er vel nok via jordbølgen, men også refleksion fra de Laveste ionosfærelag forekommer. Der er stadig en hel del uudforskede ting omkring udbredelsen; én af årsagerne hertil er måske den, at de professionelle brugere af langbølgeområderne ofte klarede sig med det, der med angelsaksisk sprogbrug hedder "brute force"; nemlig med meget store sendeeffekter og med meget store antenner. Herfor var interessen for at optimere i andre henseender måske ikke så stor! Da vi amatører er begrænsede i vore udfoldelser, dels ved den førnævnte effektgrænse, som i øvrigt ikke er urimelig, dels i og med at vi ikke kan realisere de meget store antenner; har vi en klar interesse i at prøve at udnytte de muligheder, der er omkring udbredelsesforholdene. Den atmosfæriske støj (QRN) er meget høj på langbølge sammenlignet med hvad vi er vant til på kortbølge. Bølgelængden er stor, ca. 2,2 kilometer; dette betyder, at de antenner, vi vil kunne arbejde med, bliver ret små i forhold til bølgelængden. Små antenner vil altid have en ret lav virkningsgrad; effektgrænsen 1 Watt skal også ses i den synsvinkel; der skal stor effekt ud i antennesystemet for at komme i nærheden af denne ene Watt i udstrålet effekt! Antennepolarisationen er vertikal, kun vertikal udstråling giver jordbølgeudstråling; det er antennens højde, der er altafgørende. Vi har et begreb, der hedder en antennes effektive højde; der er den højde antennen ville have hvis der gik den samme strøm i hele antennens længde. Taler vi om en kort vertikal antenne, hvor der er mest strøm i bund en af antennen og ingen strøm i toppen, vil den effektive højde, som fortæller noget om antennens evne til at stråle ud, kun være det halve af den fysiske højde af antennen. Vi kan pynte på denne situation: En vandretgående antennedel (som så helst ikke skal være strålende, -- en topkapacitet --, kan gøre, at vi får en større strøm op igennem antennens vertikale del. En sådan topbelastet antenne vil kunne give en større effektiv højde, der med en meget stor top nærmer sig antennens reelle fysiske højde. Antennens udstråling kender vi som repræsenteret ved antennens strålingsmodstand, denne vil for den korte topbelastede antenne være

Rstrål = 160 p 2 ( heff/l )2 W

Når man ser på realistiske antennehøjder, vil man snart kunne konstatere, at vi vil finde strålingsmodstande på et tital milliOhm! For så vidt angår den reaktive del af antenneimpedansen, er denne naturligvis kapacitiv og den vil sandsynligvis ligge mellem 2 og 10 k W . Vi kan desværre ikke klare os med milliOhmene fra strålingsmodstanden alene, der kommer Mere modstand til, dels tab i antennetråd og isolatorer, dels tab i jordforbindelsen. Endelig kommer der desværre betydelige tab for en uundgåelig forlængerspole. For at runde den indledende omtale af antenner af, så kan vi se på kravene til henholdsvis en langbølge-senderantenne og en modtageantenne:

Senderantennen:
1 Størst mulige højde
2 Størst mulige topkapacitet
3 Mindst mulige jordtab, d.v.s. en meget god jordforbindelse
4 Mindst mulige tab i antenneafstemningsnetværket, her er primært tale om en stor spole, som skal have det bedst mulige Q.
Modtagerantennen:
Man kan selvfølgelig bruge den samme antenne til både sending og modtagning. Indtil videre synes situationen hos alle langbølgeenthusiaster at være den, at man bruger separate sender og modtagere. Dette taler til en vis grad for anvendelsen af separate antenner.

En anden ting er, at kravene til modtagerantennen faktisk er ret beskedne. To ting spiller ind her:

1 Den atmosfæriske støj er ganske høj sammenlignet med hvad vi kender fra kortbølge; herfor har vi ikke behov for at kunne modtage meget svage signaler.
2 Fundamentalt er det sådant, at det signal, en given modtageantenne opfanger, er direkte proportionalt med det modtagne signals bølgelængde, mens det ikke ubetinget er bestemt af antennens størrelse. Det sidst omtalte forhold er ikke kendt af ret mange radioamatører. Nu vokser træerne jo en gang ikke ind i himlen; også her er der nogle praktiske grænser for, hvad man kan gøre. En lille antenne har en meget lav modstand og en høj reaktans. Og man skal kunne koble denne impedans til en modtagers indgang uden for store tab.Men det kan altså lade sig gøre: Jeg har nu i flere år brugt en stavantenne på knapt fire meter til modtagning! Ikke så mange bruger en sådan antenne som jeg; de fleste bruger en rammeantenne med tilsvarende små dimensioner.
Langbølgeamatørens udstyr
1 Modtagere
  De fleste nyere HF-transceivere har modtagere, der går ned til vort langbølgebånd. Dog er de ikke altid umiddelbart egnede, men kræver lidt tilbehør af forskellig slags. Først har modtagerne ikke altid en fornøden lille båndbredde; en passende båndbredde For manuel telegrafi på langbølge er 100 til 300 Hz. Er modtagerens mf-båndbredde ikke så smal, kan der pyntes på tingene med noget lavfrekvensselektivitet. For det andet har HF-transceivernes modtager som regel ikke nogen forkredsselektion, men har kun et lavpasfilter i indgangen. Der betyder, at man kan have problemer med eksempelvis kraftige radiofonistationer i langbølgeområdet. Endelig har modtagerne altid en 50-W indgang. Og som allerede nævnt kan den benyttede antenne være højimpedanset. Der skal altså være nogen form for tilpasning; denne kan være en afstemning af en modtagerantenne (ramme eller pisk), her kan samtidig opnås en fornøden forselektivitet. Bruger man samme antenne til sending og modtagning kan tilpasnningsleddet jo være fælles. Man kan, som jeg har gjort det, selv bygge modtagere. Kan man få fat i et smalt krystalfilter, er det fint, men der er også andre muligheder. Jeg har i øjeblikket en modtager på bedding med en 30-kHz mellemfrekvens og med LC-båndpasfiltre. Der stilles så længe man arbejder med manuel telegrafi rimelige krav til modtagerens oscillator og dennes frekvensstabilitet. Vil man imidlertid køre meget langsom morse eller lignende, begynder kravene til stabilitet og indstillingsnøjagtighed at strammes. Ved modtagning af langsom telegrafi arbejder man oftest med en PC og kigger på et passende stykke af båndet i et såkaldt "vandfaldsdisplay". Man kan på denne måde se signaler, som ligger ganske langt under den atmosfæriske støj. Som en forberedelse til at kunne arbejde på denne måde har jeg i øvrigt lavet en modtager, som modtager hele vort langbølgebånd på én gang (plus lidt mere; den bruger et 2,4-kHz SSB-krystalfilter. Modtagerens utput er så lavfrekvenssignaler mellem 350 og 2750 Hz; computersoftwaren skal så sørge for den videre selektion). I en planlægning af forsøg med en transatlantisk forbindelse i efteråret 2000-06-06 ser man alvorligt på problematiken med frekvensnøjagtighed og -stabilitet. Og der tales om frekvensstyring fra GPS udstyr.
2 Sendere
A Oscillatordelen.

Man kunne lave en LC-oscillator, der kørte direkte på udgangsfrekvensen. Det ville være noget med en stor spole, og der ville nok være et krav omkring temperaturstabiliteten hos oscillatorkredsen. Jeg gik uden om denne løsning; og det samme har vistnok de fleste gjort.

Jeg valgte to løsningsmuligheder.

Den første gik på "forhåndenværende søm" Jeg havde nogle rimelig gode VFO´er liggende fra den tid, da man legede med SSB-grej med 9 MHz krystalfiltre og simple to-bånds (80 og 20 meter) løsninger. VFO´erne gik fra 5,0 til 5,5 MHz. --- VFO´ erne blev nu forsynet med en CMOS-deler med et deleforhold på 40. VFO-frekvenserne fra 5.428 til 5.512 kHz gav den ønskede udgangsfrekvens. Det var godt nok kun en lille del af VFO´ens frekvensområde, der blev brug for, men skidt med det! - - Der var et lille problem med nøglingen af oscillatoren, med det lod sig løse.

Den anden løsning var inspireret af en beskrivelse i CQ-DL. To krystaloscillatorer på omkring 5 MHz og med en frekvensforskel på på ca. 136 kHz. Den ene oscillator var fast, den anden var en VFX (variabel xtal oscillator, - - en oscillator, der kørte i krystallets "negativ reaktansområde" under serieresonansfrekvensen. Den krævede frekvensvariation på lidt mere end 2,1 kHz var ikke svær at realisere. Men denne løsning krævede altså en god rodekasse med mange krystaller. Krystalfrekvenser mellem 4 og 12 MHz vil kunne bruges forudsat man kan finde differensfrekvensen !

Der er naturligvis andre muligheder: - - En faselåst syntese. Simplest nok en med kun én sløjfe og med et mindste inkrement på 10 Hz Den kunne også laves mere sofistikeret; gerne med 0,1 Hz mindste inkrement, Så kan det godt nok ikke klares med kun én sløjfe! En DDS, Direkte Digital Syntese er en anden mulig løsning; der er allerede Nogen, der bruger en sådan!

B Senderens Driver.

Driveren til PA-trinnet kan laves på ganske mange måder:

  • Diskrete bipolartransistorer er løsningsmulighed.
  • Power FETs er interessante. Driftsarten er klasse AB eller B. Man skal nok her huske på en temperaturstabilisering af arbejdspunktet.
  • Integrerede lavfrekvensforstærkere er værd at kigge på. Nogle type har ikke en intern frekvenskompensation og har derfor en rimelig høj grænsefrekvens. En lidt ældre type som TDA2020 eller TAD2030 er f.eks. udmærket; man kan få en halv snes Watt ud af sådan en fyr!
C Senderens PA-trin.

PA-trinnet kan laves på ganske mange måder. Hvis vi allerførst laver en principiel skelnen mellem PA-trin med rør og PA-trin med halvledere, kan vi se på de to alternativers muligheder.

Først rør-trin. På mange måder den letteste måde, -- mange amatører har senderrør liggende, som kunne bruges. Mindre rør kan umiddelbart parallelkobles uden problemer. Selvom vi kører CW er driftsformen alligevel klasse AB eller B. Bortset fra mulige problemer med komponentvalget skal man ikke vente større vanskeligheder. -- Navnlig for begynderen er rørtrinets robusthed en fordel.

Halvledertrin kan laves med bipolartransistorer eller med felteffekttransistorer. Felteffektransistorerne muliggør en lidt højere trinforstærkning end bipolarerne; Deciderede sendertransistorer behøver man ikke at lede efter; der findes mange gode switching typer, både bipolare og FETs.

Driftsformen kunne være AB eller B, men også klasse D, der har højere virkningsgrad, bliver brugt. Dog er der med klasse D nok et problem omkring tegnformen ved CW, men her findes løsninger. Halvledertrinnenes utilbøjelighed til at acceptere ikke-korrekt belastning etc. kan give anledning til ærgrelser (og udgifter til indkøb til erstatning for afbrændte transistorer) kan sætte amatørens tålmodighed på en hård prøve; nå, der ligger altså en virkelig udfordring her!

Mit første PA-trin var med tre rør i parallel og 100 watt ud; så kom der halvledertrin med både bipolarer og FETs og med effekter på 200-250 watt. I øjeblikket bruger jeg mest et rør-trin med en QB4/1100 og ca. 550 Watt ud.

3 Antenneafstemningen
Den antenne, som amatøren kan realisere, vil nok være en vertikal stråler med en eller anden toploading. Denne antenne vil have en impedans, hvis realdel vil være et tital milliOhm som strålingsmodstand plus nogle Ohm repræsenterende lednings- og isolatortab. Imaginærdelen af antenneimpedansen vil være kapacitiv og størrelsesmæssig mellem 1000 og 4000 Ohm.

I antennesystemet indgår endvidere jordmodstanden, - - man træffer afhængigt af jordsystemts beskaffenhed tal på mellem 25 og 200 Ohm.

Antennens kapacitive reaktans skal tunes ud med en en spole; denne spole er typisk af størrelse mellem 1 og 4 milliHenry. Og den har naturligvis også tab; dens Q skal naturligvis gerne være så højt som muligt.

Afstemningsspolen skal være variabel; selv med de store tab, der forekommer, er antennesystemets Q stadig højt. De fleste langbølgeamatører bruger et variometer eventuelt kombineret med spoleudtag.

Copyright © 2000-2013. by Niels Rudberg.
Sidst opdateret: 31. august 2013 16:48:36 +0200.