Ero sivun ”Perusluokan palsta 2015-19/RF-liittimet” versioiden välillä

Radioamatööriwikistä
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
(luotu)
 
Ei muokkausyhteenvetoa
 
Rivi 65: Rivi 65:


Lopuksi liitos on vielä testattava. Alustavan tarkastuksen voi tehdä yleismittarilla, jolla saa selville mahdolliset katkokset tai oikosulut. Tämä ei kuitenkaan ole riittävää; DC ei ole sama kuin RF. Siksi liitos on testattava vielä radiotaajuudella. Tätä varten kytketään testattavan koaksiaalikaapelin yksi pää keinokuormaan ja toinen pää antennianalysaattoriin tai SAS (SWR)-mittarin kautta lähettimeen. Näin mitattavan seisovanaallonsuhteen tulee olla hyvin pieni (lähellä arvoa 1:1). Jos SAS on suuri, on liittimen asennus todennäköisesti epäonnistunut, tai sitten kaapeli on viallinen.
Lopuksi liitos on vielä testattava. Alustavan tarkastuksen voi tehdä yleismittarilla, jolla saa selville mahdolliset katkokset tai oikosulut. Tämä ei kuitenkaan ole riittävää; DC ei ole sama kuin RF. Siksi liitos on testattava vielä radiotaajuudella. Tätä varten kytketään testattavan koaksiaalikaapelin yksi pää keinokuormaan ja toinen pää antennianalysaattoriin tai SAS (SWR)-mittarin kautta lähettimeen. Näin mitattavan seisovanaallonsuhteen tulee olla hyvin pieni (lähellä arvoa 1:1). Jos SAS on suuri, on liittimen asennus todennäköisesti epäonnistunut, tai sitten kaapeli on viallinen.
''Julkaistu [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.fi CC BY-NC-ND 4.0] -lisenssillä.''

Nykyinen versio 15. maaliskuuta 2022 kello 18.36

Tämä sivu on osa Tomi Helpiön Perusluokan palsta 2015–19 -kirjaa, johon on uudelleentoimitettu Radioamatööri-lehdessä vuosina 2015–2019 julkaistut Perusluokan palsta -juttusarjan artikkelit.

Radioamatööriaseman RF-liittimet

Koaksiaalikaapeleita varten on vuosien mittaan kehitetty lukuisia liittimiä, jotka soveltuvat radiotaajuisen energian siirtämiseen, toiset paremmin ja toiset huonommin. Radioamatöörikäyttöön on vakiintunut muutama liitintyyppi (kuva 1), jotka esittelen seuraavassa. Niiden lisäksi myös pari muuta ansaitsee esittelyn, koska myös niihin hami saattaa törmätä.

Kuva 1. Yleisimmät koaksiaaliliittimet (urokset). Vasemmalta oikealle: UHF-liitin, N-liitin ja BNC-liitin.

UHF-liitin

UHF-liitin on varmasti yleisin hamien käyttämä RF-liitin (kuvat 2 ja 3). Se kehitettiin 1930-luvulla ja pääsi heti laajaan käyttöön toisessa maailmansodassa tutka- ja muissa radiosovelluksissa. Tällöin tosin termillä ”UHF” tarkoitettiin taajuuksia yli 30 MHz (nykyään 300 MHz…3 GHz). Se suunniteltiin alun perin tutkan videosignaaleille ja maksimitaajuudelle 300 MHz. Jälkeenpäin on todettu, että käyttökelpoinen maksimitaajuus on lähempänä 100 MHz:ä. Tästä huolimatta on kehitetty UHF-liittimiä, joiden taajuusalue on taattu jopa 2 GHz:iin asti.

Kuva 2. UHF-urokset RG-8- ja RG58-kaapeleiden päissä.
Kuva 3. Kolme SO-239-liitintä eli laipallista UHF-naarasrunkoliitintä antennikytkimen kyljessä.

Käyttökelpoista taajuusaluetta rajoittaa lähinnä se, että impedanssi liittimen pituussuunnassa ei ole vakio. Matalilla taajuuksilla (HF) tästä ei aiheudu juurikaan haittaa, mutta taajuuden noustessa yli 100 MHz:n, liittimen aiheuttamat heijastukset ovat jo todellinen ongelma. 2 m:n alueella tavallinen UHF-liitin on vielä käyttökelpoinen, mutta 70 cm:n alueella on jo syytä valita jokin parempi liitin.

UHF-liittimen koaksiaalikaapelin vaippaan kytketty ulkoliitäntä on halkaisijaltaan 5/8”:n (n. 16 mm) kierre, ja koaksiaalikaapelin keskijohtimeen kytketty sisäliitäntä on halkaisijaltaan noin 4 mm. Siksi UHF-naarasliittimeen sopii 4 mm:n banaanipistoke. Joidenkin UHF-liitintä karsastavien mielestä tämä onkin sen ainoa etu.

Joka tapauksessa UHF-liitin on vakiintunut yleisimmäksi radioamatöörilaitteiden RF-liitintyypiksi. Se on käytännöllisesti ottaen kaikkien HF-transceivereiden antenniliittimenä. Samoin lähes kaikki antennilinjaan kytkettävät lisälaitteet käyttävät sitä RF-liittimenä. Lisäksi se on kaupallisissa, varsinkin HF-alueen antenneissa oletusliitin.

UHF-liitin kestää HF-alueella noin 500 voltin jännitteen. Näin ollen kohtuullisilla seisovanaallonsuhteen (SAS) arvoilla se kestää suurimmankin luvallisen lähetystehon (1500 W). Liittimen eristemateriaali kestäisi huomattavasti suuremmankin jännitteen, mutta rajoittavana tekijänä tässä, kuten muissakin liitintyypeissä, on liittimen keskijohtimen lämpeneminen. Koska taajuuden kasvaessa virranahtoilmiön (”skin effect”) vuoksi yhä pienempi osa keskijohtimen poikkipinta-alasta osallistuu virran kuljettamiseen, pienenenevät myös korkein sallittu käyttöjännite ja lähetysteho.

Yhdysvalloissa sotilaskäytössä olleet lyhenteet PL-259 urosliittimelle (”plug”) ja SO-239 naarasrunkoliittimelle (”jack”) ovat jääneet käyttöön, ja usein liittimiä myydäänkin näillä nimillä.

Myöhemmin kehitettiin mobiilisovelluksia varten Mini-UHF-liitin. Sen ulkoliitäntä on halkaisijaltaan 3/8”:n kierre, joten se on pienikokoisempi. Sitä tapaa vain harvoin, mutta sen olemassaolosta on hyvä olla tietoinen.

N-liitin

Kehittääkseen koaksiaaliliittimen sotilasmikroaaltosovelluksia varten Bell laboratorion insinööri Paul Neill keksi 1940-luvulla hänen mukaansa nimetyn N-liittimen (”N-type connector”, kuva 4).

N-liittimen etu UHF-liittimeen verrattuna on se, että impedanssi pysyy vakiona liittimen pituussuunnassa. Koska impedanssihypyt puuttuvat, on N-liitin käyttökelpoinen korkeammilla taajuuksilla. Alun perin tavoitteena oli 1 GHz:n taajuus, mutta myöhemmät parannukset ovat mahdollistaneet jopa yli 10 GHz:n taajuudet.

N-liittimen toinen huomattava etu on, että se on vesitiivis (kuvat 5…7). Näin ollen se ei ulkokäytössäkään tarvitse ylimääräistä sääsuojausta kuten UHF-liitin. N-liitin kestää myös korkeampia jännitteitä (n. 1 kV) kuin UHF-liitin ja näin ollen myös suurempia tehoja (useita kilowatteja).

N-liitin on usein valittavissa optiona myös HF-alueen antennilinjaan kytkettäviin lisälaitteisiin ja itse antenneihin. Jotkut hamit, minä mukaan lukien, ovatkin siirtyneet myös HF:llä käyttämään yksinomaan N-liittimiä niiden hyvien ominaisuuksien vuoksi.

BNC

Kuva 8. BNC-uros (vas.) ja -naaras.

Paul Neill yhdessä Amphenol Corporationin insinöörin Carl Concelmanin kanssa patentoivat vuonna 1951 heidän mukaansa nimetyn BNC-liittimen (”Bayonet Neill-Concelman”, kuva 8). Se on bajonettirakenteensa vuoksi helppo ja nopea kiinnittää ja jälleen irrottaa; liittimen lukitsemiseen tarvitaan vain neljäsosakierros. Siksi se onkin laajassa käytössä mittalaitteissa ja mittauskytkennöissä. BNC-liitin on käyttökelpoinen noin 4 GHz:n taajuuteen asti ja se kestää saman jännitteen kuin UHF-liitinkin, 500 V.

BNC-liitintä näkee yhä useammin HF-QRP-rigien antenniliittimenä. Se on hieman pienempi ja kevyempi kuin UHF-liitin ja se on nopeasti kytkettävissä. Tämän takia se onkin näppärä portable-käytössä. Mikään ei kuitenkaan estä sen käyttämistä myös kiinteillä HF-asemilla 100 W:n lähetysteholla.

SMA

Kuva 9. SMA-uroskulmaliitin. © SSB-Electronic GmbH, Germany.

SMA-liitin (”SubMiniature version A”, kuva 9) kehitettiin 1960-luvulla mikroaaltotaajuuksia varten. Se onkin käyttökelpoinen aina 18 GHz:iin asti. Liitintä on kehitetty edelleen niin, että joskus jopa yli 20 GHz:n taajuudet ovat mahdollisia. Mikroaaltosovellusten lisäksi SMA on usein pienen kokonsa vuoksi käytössä kannettavissa radiopuhelimissa eli ”käsikapuloissa”.

SMA-liittimen ulkoliitäntä on 1/4”:n kierre, uroksessa sisä- ja naaraassa ulkokierre kuten muissakin koaksiaaliliittimissä. Kiristystä varten SMA-liittimessä on työkalupinnat, ja varsinkin GHz-alueella on suositeltua käyttää momenttiavainta ohjeiden mukaiseen kiristykseen. 2 m:n / 70 cm:n käsikapulassa tämä ei tietenkään ole tarpeen, sormikireys on riittävä. Pienestä koostaan huolimatta SMA-liitin kestää 500 voltin jännitteen.

7-16 DIN

Kuva 10. 7-16 DIN-urosliitin. © SSB-Electronic GmbH, Germany.

7-16 DIN-liitin (kuva 10) saa nimensä siitä, että naarasliittimen sisäliitännän sisähalkaisija on 7 mm ja ulkoliitännän sisähalkaisija 16 mm. Liittimen kierre on halkaisijaltaan 29 mm. N- ja UHF-liittimiin verrattuna sillä on parempi häiriöneristyskyky. Sen maksimitaajuus on 8 GHz, ja se kestää huomattavasti suurempia tehoja kuin N- ja UHF-liittimet. Sen rakenne on vesitiivis, ja se soveltuu käytettäväksi paksumpien koaksiaalikaapelien, myös kiinteällä aallotetulla ulkojohtimella varustetun puolijäykän koaksiaalikaapelin (”kurkkutorvi”), kanssa. Ominaisuuksiensa ansiosta DIN 7-16 onkin laajassa käytössä esimerkiksi matkapuhelinverkkojen lähetinlaitteissa.

Liittimen valinta

Liittimen tyypin valinnan lisäksi täytyy valita liitin, jolla on halutut ominaisuudet. Ensinnäkin liittimen on oltava mekaanisesti yhteensopiva muiden saman tyyppisten liitinten kanssa. Tämä ei ole aina sanottua: ostin kerran UHF-urosliittimiä, joiden kierreholkki ei sopinut standardin mukaisiin runkoliittimiin. Ainoa hyvä asia oli se, että nämä liittimet olivat halpoja, joten vahinko oli siedettävä.

RF-liitimien runkomateriaali on yleensä pintakäsiteltyä messinkiä. Pinta on joko niklattu tai hopeoitu. Erityisesi juotettavissa liittimissä hopeoitu pinta on parempi; se on nimittäin helpompi juotettava. Puristettavien liitinten pinta voi hyvin olla niklattu. Niklauksen laatuun on tosin syytä kiinnittää huomiota, se saattaa joskus olla huonosti tehty ja jopa hilseillä. Varsinaiset sähköä johtavat kontaktit on hyvissä liittimissä hopeoitu tai jopa kullattu. Eristemateriaalina voi olla ”tavallisen” muovin sijaan PTFE (”Teflon”), jonka tärkein ominaisuus on parempi lämpötilankesto juotettaessa.

Laadukas, halutut ominaisuudet täyttävä liitin (esim. ”Amphenol”) on varmasti kalliimpi kuin ”halpisliitin”, mutta sen valinta on muutaman euron hintaeron valossa varmasti perusteltua. Liittimet ovat RF-ketjussa heikoin lenkki ja niistä johtuvat ongelmat on hyvä minimoida jo etukäteen. Tämän voi saavuttaa rajoittamalla liitosten lukumäärä minimiin, valitsemalla laadukkaat liittimet ja asentamalla ne oikein sekä suojaamalla ulkona olevat liitokset huolellisesti säältä. Laadukas liitin on myös helpompi asennettava ja säästää siten työtä.

Liittimen asennus

RF-liitintä asennettaessa tulee ensimmäisenä hankkia käytettävän liitin/kaapeli-parin asennusohjeet ja tutustuttava niihin. Seuraavaksi koaksiaalikaapelin pää valmistellaan ohjeen mukaisesti. Sitten seuraa varsinainen asennus. Jos liittimen runko on juotettava, on juottamisen yhteydessä vältettävä (kaapelin ja/tai liittimen) eristeen sulamista. Tässä on tärkeää, että käytettävä juotin on riittävän tehokas, esim. 100 W, jolloin juotosaika on lyhyt. Tavallista pienitehoista elektroniikkajuotinta käytettäessä kestää pitkään ennen kuin liittimen runko on saavuttanut riittävän lämpötilan; tällöin lämpö on todennäköisesti jo ehtinyt sulattaa eristeen. Juotettaessa on myös vältettävä liiallista juotostinaa; tarvittaessa juotoksen voi viimeistellä terävällä veitsellä, viilalla tai hiomapaperilla. Myös juotteen hartsi tulee poistaa liitinpinnoilta.

Lopuksi liitos on vielä testattava. Alustavan tarkastuksen voi tehdä yleismittarilla, jolla saa selville mahdolliset katkokset tai oikosulut. Tämä ei kuitenkaan ole riittävää; DC ei ole sama kuin RF. Siksi liitos on testattava vielä radiotaajuudella. Tätä varten kytketään testattavan koaksiaalikaapelin yksi pää keinokuormaan ja toinen pää antennianalysaattoriin tai SAS (SWR)-mittarin kautta lähettimeen. Näin mitattavan seisovanaallonsuhteen tulee olla hyvin pieni (lähellä arvoa 1:1). Jos SAS on suuri, on liittimen asennus todennäköisesti epäonnistunut, tai sitten kaapeli on viallinen.

Julkaistu CC BY-NC-ND 4.0 -lisenssillä.