Každý, kto sa začal zaoberať SO2R alebo multi prevádzkou s možnosťou práce na viacerých pásmach súčasne narazil na otázku ochrany prijímača či vytváranie intermodulačných produktov. Prečo?
Špecifikom multi – multi prevádzky je koncentrácia viacerých zariadení na malom priestore, obvykle jednej budovy. Do antény sa tak indukuje z iných pásiem pomerne vysoké napätie, ktoré má vplyv na intermodulácie v prijímači. Pri použití veľkých výkonov a nešťastnej zhode náhod môže dôjsť až k zničeniu vstupných obvodov prijímača.
Matematický výpočet prenosu z jednej antény do druhej antény
Totiž ak vezmeme výkon 1kW, tak je to +60 dBm. V závislosti na vzdialenosti antén, natočení, polarizácii sa uvádza, že útlm medzi anténami je -20 až -35 dB. To sa dá celkom pekne zmerať – zavisielajte výkon do jednej antény a druhú zaťažte umelou záťažou s wattmetrom (alebo VF voltmetrom či osciloskopom). Koľko ste namerali?
Ak vezmeme tú lepšiu hodnotu -35 dB, tak na vstup druhého RX-u prichádza signál v úrovni +60 dBm – 35 dB = +25dBm, čo je zhruba 0,3W.
Prvé obvody prijímača sú teda zaťažované výkonom 0,3W čo môže viesť nielen vytvoreniu nežiadúcich IMD produktov, ale až ich poškodeniu.
Výhodou je, že tým, že ide o frekvenčne vzdialený signál, tak bude dodatočne potlačený vo vstupných filtroch prijímača (oktávové, pásmové či preselektor).
Omrznuté KV antény
Matematický výpočet prenosu z jednej antény do druhej antény harmonických frekvencií produkovaných koncovým stupňom
Druhým faktorom, ktorý spôsobuje problémy sú harmonické produkty z vysielača na nižšom pásme. Samotné TCVR-e majú potlačenie harmonických produktov pomerne slušné (minimálne 50 až 60dB), horšie je to s koncovými stupňami.
Znova vychádzajme z výkonu 1kW (ľahko sa prepočíta na 100W či 10W). Máme teda úroveň +60 dBm. Podľa kvality koncového stupňa môže byť potlačenie harmonických produktov aj okolo -30 dB. Ako vyzerá situácia potom? Utlm medzi anténami je -20 až -35 dB.
+60 dBm – 30 dB – 35 dB = -5 dBm
To je síce veľmi silný signál, ale mal byť pod úrovňou, keď kvalitný RX začne produkovať IMD produkty. Z predošlého článku o S-metroch si môžete skontrolovať, že pôjde o signál úrovne S9+67 dB.
Ak napríklad budem vysielať na 14,250 MHz, potom na 28,500 MHz by som našiel takýto veľmi silný signál, ktorý mi určite neumožní na tejto frekvencii (a v jej okolí) pracovať.
Riešením sú pásmové filtre do contestu. Pripojením takéhoto filtra zúžime šírku pásma prijímača, čím eliminujeme signály z iných pásiem a zároveň potlačíme harmonické frekvencie vyžarované vysielačom.
Zhotoviť LC filtre najmä pre vyššie výkony je problematické z dôvodu nedostupnosti vhodných kondenzátorov.
Pre multi – multi pracovisko MW5W som kedysi zhotovil filtre z koaxiálnych pahýľov podľa K2TR. Oproti LC filtrom fungujú inak. Nevytvárajú pásmovú priepusť, ale pre potláčajú len určité frekvencie dané typom a rozmermi koaxiálnych pahýľov. Ich vhodným spojením sa dá dosiahnuť vyhovujúce filtrovanie pre požadované pásmo. Ich výhodou je realizovateľnosť a efektívnosť. Výborné výsledky potvrdzujú merania OK1VWK
Na výsledných parametroch filtra sa výrazne podieľa kvalita koaxiálneho kábla. RG-58 sa radšej vyhnime – potlačenie nežiadúcich frekvencií je nízke a tiež zbytočne časť výkonu stratíme v kábli. Pre výkon cca. 1kW PEP vyhovie RG-213, s ktorým sa aj dobre pracuje. Potlačenie nežiadúcej frekvencie je dostatočné a navyše výhodou je, že filtre na vyššie pásma potláčajú nielen vyššie harmonické, ale pridaním ďalšieho pahýľa, aj nižšie pásma. Výsledné potlačenie je tak veľmi veľké.
Pre výkony rádu stoviek wattov je možné použiť PL T-konektory. Všetky filtre je vhodné zhotoviť z koaxiálneho kábla od jedného výrobcu, najlepšie aj z jedného bubna. Skracovací činiteľ sa môže mierne odlišovať od hodnoty deklarovanej výrobcom. Výhodné je začať s výrobou filtra na 160 alebo 80m a filter premerať.
SO2R TCVR setup
Ako takýto filter ovplyvní situáciu prenosu z jednej antény do druhej antény?
Opäť výkon 1kW, teda +60 dBm a útlm medzi anténami -35 dB. Naviac potlačenie filtra -25 dB.
Na vstup druhého RX-u prichádza signál v úrovni +60 dBm – 35 dB -25 dB = 0 dBm
To je síce stále nad hranicou S9+70 dB, ale je to už len 1 mW. Takáto úroveň by nemala viesť k poškodeniu prijímača a ani vytvoreniu IMD produktov.
Príklad výroby filtra pre pásmo 80m
Na koniec kábla namontujeme konektor. Vypočítame dĺžku štvrťvlnného pahýľa podľa vzorca 75 x V / F (napr. 75 x 0.66 / 3.68MHz = 13.45m). Ako rezervu si necháme 20cm, aby sme mali čo skracovať. Od konektora teda vymeriame 13.65m, kábel odrežeme a koniec skratujeme (poriadne zacínujeme).
Filter pripojíme cez PSV meter ku zariadeniu a zaťažíme cez wattmeter ho umelou záťažou. V pásme 80m nesmie filter ovplyvniť hodnotu PSV a wattmeter musí ukazovať plný výkon. Ak môže zariadenie vysielať aj mimo rádioamatérskych pásiem, môžeme si pri prelaďovaní k vyšším pásmam pozrieť na wattmetri ako klesá výkon do umelej záťaže. Meranie robíme pri zníženom výkone, nakoľko PSV je veľmi vysoké (ak máme útlmový článok na daný výkon, odporúčam použiť). V pásme 40m tak vieme nájsť frekvenciu, ktorá je potlačená maximálne, čím overíme aj nastavenie na základnom pásme. Ak sa odlišuje od požadovanej, upravíme dĺžku pahýľa a meranie opakujeme. Ak sa bude odlišovať od vypočítanej dĺžky (13.45m, viď. vyššie), vypočítame po nastavení pahýľa aj skracovací činiteľ – uľahčíme si nastavovanie filtrov na ďalšie pásma. Koniec kábla potom zalepíme izolepou alebo natiahneme teplomzmšťujúcu sa bužírku.
Druhá možnosť je použiť VNA či podobný analyzátor a zmerať filter ním.
Filter môžeme pripojiť ku koncovému stupňu priamo T-konektrom, alebo cez krátky, asi 1,5m dlhý koaxiálny kábel. Pahýľ tak môže ležať na zemi. Určite si všetky káble dobre označte – po zhotovení všetkých filtrov budete mať množstvo káblov. Veľmi pekné mechanické riešenie je zvinúť kábel do cievky a vložiť do veľkej plechovky od farby.
Filtre sme použili v contestovej prevdzke MW5W počas CQ WW SSB (šesť separátnych staníc s PA na každé pásmo) tento rok. Zaregistroval som len dve-tri frekvencie v pásme 15m na ktorých sa vyskytoval signál z iného pásma, ale len v sile S2. Antény však boli na veľkej ploche a výkonový limit je v UK nižší.
Rozmery filtrov pre všetky pásma, CW segmenty, skracovací činiteľ koaxiálneho kábla 0.66
A: potláča 20m pásmo, dĺžka 3,486m, koniec otvorený
B: potláča 40m a 15m pásmo, dĺžka 6,969m, koniec otvorený
A: potláča 20m a 10m pásmo, dĺžka 6,969m, koniec skratovaný
A: potláča 40m a 15m pásmo, dĺžka 6,969m, koniec otvorený
B: potláča 10m pásmo, dĺžka 3,486m, koniec skratovaný
A: potláča 20m a 15m pásmo, dĺžka 6,969m, koniec skratovaný
B: potláča 15m pásmo, dĺžka 4,648m, koniec skratovaný
C: kompenzuje reaktanciu pahýľa B, dĺžka 2,337m, koniec otvorený
A: potláča 40m, 20m, 15m aj 10m pásmo, dĺžka 13,938m, koniec skratovaný
A: potláča 80m, 40m, 20m, 15m aj 10m pásmo, dĺžka 27,876m, koniec skratovaný
Rozmery filtrov pre pásma 160m a 80m, SSB segmenty, skracovací činiteľ koaxiálneho kábla 0.66
A: potláča 40m, 20m, 15m aj 10m pásmo, dĺžka 13,451m, koniec skratovaný
A: potláča 80m, 40m, 20m, 15m aj 10m pásmo, dĺžka 26,470m, koniec skratovaný
Sú ešte ďalšie možnosti zlepšenia odolnosti medzi pásmami, napríklad použitím push-pull koncového stupňa, ktorý prirodzene párne harmonické (2.harmonická, 4.harmonická,…) produkty potláča. Okrem toho je možné použiť dodatočné pásmové filtre na vstupe prijímača a vysielača (do 100W), čím sa dosiahne ďalšie zlepšenie.
