Előnyös vétel |
- URH-rádiózás -
A rádiózásnak kezdettől fogva az volt az egyik legnagyobb
vonzereje, hogy "vadászni" lehetett az országhatáron kívüli
adóállomásokra. A közönséget elsősorban a világ eseményeiről
tájékoztató hírek érdekelték, de egy-egy jó zenei műsor kedvéért is
sokan tekergették a "világvevő" rádiók állomáskereső gombját.
Különösen a rövidhullámú rádiózás elterjedése tette népszerűvé ezt a
szenvedélyt, mert a rövidhullámok sajátos terjedési tulajdonságai
folytán akár a Földgolyó átellenes csücskén működő adóállomás műsorát
is venni lehetett.
Az URH műsorszórás bevezetése új helyzetet teremtett. A
hangminőség nagyot javult, de a "világvevő" rádióról le kellett
mondani. Az URH rádióhullámok terjedési sajátosságai miatt legfeljebb
2-300 kilométernyire "kalandozhatunk el" a rádiónkkal, vagyis
legfeljebb a szomszédos országok rádióműsorait csíphetjük fülön. De
miután "a szomszéd füve mindig dúsabb" - ez is valami! Sokak kedvenc
csemegéje az osztrák rádió 3. műsora, vagy akár az újévi koncert
Bécsből, mások rendszeresen hallgatják a Novi-Sad-i rádió magyar
nyelvű adásait. No és természetesen az OIRT sávban is gyakran
érdekesek a szomszédos országok rádióműsorai.
Hullámzó levegő tetején
Hogy tisztán lássuk az URH távolsági vétel lehetőségeit és
korlátait, ismerkedjünk meg az ultrarövid rádióhullámok terjedésének
legfontosabb sajátosságaival. A rádióhullámok légüres térben a fényhez
hasonlóan, egyenes vonalban terjednek - ámde az adó- és vevőállomások
nem légüres térben, hanem a Föld felszínén helyezkednek el. Az
adóállomásról kiinduló ultrarövid hullámhosszú rádióhullámok egy
részét (a felületi hullámokat) 60-90 kilométer távolságig foghatjuk, a
Föld görbületétől, az adó- és vevőantenna magasságától és a domborzati
viszonyoktól függően (1. ábra). A felületi hullámok meglehetősen
stabilan, elhalkulásoktól mentesen jelentkeznek, a vételt a
meteorológiai viszonyok sem igen befolyásolják. Az adóállomások
telepítésekor, az ellátandó területek feltérképezésekor csak a
felületi hullámokkal számolnak.
1-2. ábra
Az adóállomásról kiinduló rádióhullámok egy része azonban nem éri
el a vevőantennát, hanem felette terjed tova (2. ábra). Ezek a jelek
örökre elvesznek, hacsak... Hacsak nem gondolunk arra, hogy az adó
által kibocsátott rádióhullámok még így sem légüres térben, hanem a
Föld légkörében terjednek. A földet burkoló levegőóceán több mint 80
százaléka a tengerszint fölötti, körülbelül 10 km vastag rétegben, a
troposzférában koncentrálódik. Itt játszódnak le az időjárást
meghatározó meteorológiai események is. Feljebb a légkör egyre ritkul,
s folyamatos átmenetet képez a bolygóközi térbe. Az 50 és 100km közti
magasságban több, ionizált levegőmolekulákból álló réteg található, és
ezek a rádióhullámok egy részét visszaverik. A levegőmolekulák
egyébként azért ionizálódnak, mert összeütköznek a Napból és a
Kozmoszból érkező anyagrészecskékkel, vagy a Föld pályáját keresztező
meteoritrajok anyagával. Az ionizált levegőmolekulák elektromosan
vezető réteget képeznek, és visszatükrözik a beléjük ütköző
rádióhullámok egy részét, úgy, mint a tükör a fénysugarakat.
Kellőképpen használható "tükröt" az URH tartományban csak a
meteoritrajok és a levegőmolekulák ütközése produkál; az
URH-rádióamatőrök ki is használják nagytávolságú, 2-3000km-es
összeköttetések létrehozására, de az ilyen jellegű összeköttetések
műsortovábbításra nem alkalmasak, mert túlságosan rövid ideig állnak
fenn, s nagyon függnek az évszaktól, a napszaktól, a meteorológiai
viszonyoktól. Néha azonban megfigyelhetjük, hogy forró júliusi,
augusztusi napokon naplemente előtt milyen nagy erővel jönnek
rádiónkon az angol, francia, spanyol URH-állomások!
3-4. ábra
A rádióhullámok azonban nem mindig jutnak el az ionoszféráig.
Ismeretes az optikából, hogy ha a fénysugár optikailag ritkább
közegből sűrűbb közegbe lép át, akkor a határfelületen megtörik,
mégpedig úgy, hogy a beesési pontban emelt képzeletbeli merőleges felé
közelít. Fordítva is igaz: sűrűbb közegből ritkábba lépve, a beesési
merőlegestől távolodni fog a fénysugár (3. ábra). A levegő
hőmérséklete a troposzférában a Föld felszínétől távolodva egyre
csökken, 10km magasságban körülbelül -50 C°. Előfordul azonban, hogy
valamilyen meteorológiai oknál fogva egy bizonyos magasságban a
hőmérséklet monoton csökkenése megáll, sőt átmenetileg emelkedni kezd.
Az ilyen fordított, "inverz" viselkedésű légréteget inverziós rétegnek
nevezik; az ultrarövid rádióhullámok számára eltérő törésmutatót
képvisel a környező légrétegekhez képest. A rádióhullám a fényhez
hasonlóan megtörik, s egy része - többszörös törés után -
visszakanyarodik a Föld felszíne felé. Eljuthat olyan vevőantennákhoz
is, melyek a felületi hullámok számára "láthatatlanok". Tipikusan
2-300km távolságig terjeszthetik ki az URH-vételt (4. ábra) - változó
minőségben. Időnként előfordul, hogy a talaj közelében is kialakul egy
ilyen inverziós réteg, s ilyenkor a rádióhullám az így képződő
alagútban lényegesen nagyobb távolságra is eljut.
Antennák
Az a körülmény, hogy a vevőantennát az inverziós rétegtől
visszahajló rádióhullámok érik el, érdekes követelményeket támaszt az
antennával szemben. Az látszana logikusnak, hogy távolsági vételhez
nagy nyereségű, sokelemes antennát használjunk. Azonban az ilyen
antennának kicsi az úgynevezett irányélességi szöge: előnyös
tulajdonságai csak akkor érvényesülnek, ha a rádióhullámok egy keskeny
kúpon belül érkeznek. Az viszont, hogy a troposzférából visszahajló
rádióhullámok milyen beesési szögben érik az antennát, sok mindentől
függ: az inverziós réteg mindenkori magasságától, vastagságától, a
törésmutató megváltozásának mértékétől. Miután ezek a tényezők
szószerint "olyan változékonyak, mint az időjárás" - a vétel is olyan
lesz, mint az időjárás (5. ábra). Célszerű tehát kevésbé irányérzékeny
antennát használni. Sajnos, az ilyen antennáknak a nyeresége is kicsi,
vagyis az antenna igen csekély elektromos jelet szolgáltat. Ráadásul
az antenna általában messze esik a vevőkészüléktől, és az antennakábel
tovább gyengíti az amúgy is kicsi jelet. Ezen úgy lehet segíteni, hogy
kis zajú erősítőt helyeznek el közvetlenül az antenna fejénél. Az
erősítőt (praktikusan) magán a felerősített jelet elvezető kábelen
keresztül lehet ellátni tápfeszültséggel. Yagi típusú antenna esetén
legfeljebb 4 elemből álló antennafej használata célszerű.
5-7. ábra
Távolsági vételkor gyakran elhalkul a vétel, idegen kifejezéssel:
"fadding" lép fel. Az adóállomások által kisugárzott URH rádióhullámok
általában vízszintesen polarizáltak, ezért kell a vevőantennát is úgy
elhelyezni, hogy elemei vízszintesen helyezkedjenek el. Csakhogy a
rádióhullámok, mikor visszahajolnak az inverziós rétegen, torzulást
szenvednek, és a polarizációs síkjuk is elfordul. Ha az elfordulás
éppen 90 fok vagy annak többszöröse, a vízszintesen elhelyezett
vevőantenna nem szolgáltat jelet. Ilyenkor csak azt tehetjük, hogy
függőlegesre állítjuk az antennaelemeket. Csakhogy a meteorológiai
jellemzők változása miatt a polarizációs sík is többé-kevésbé
állandóan változik, s nem lehet folyvást alkalmazkodni hozzá a
vevőantenna mozgatásával. Más megoldást kell keresni. A legegyszerűbb,
ha két darab négyelemes Yagit egymásra merőlegesen helyezünk el, és
illesztjük az antennafejeket. Vízszintes polarizációjú jelek vételekor
csak a vízszintes, függőlegesnél csak a függőleges antennafej
szolgáltat jelet, közbülső állapotokban mindkét antenna dolgozik. Még
ha a polarizációs sík körbeforog is: az antennák által szolgáltatott
jel kissé változik ugyan, de sohasem lesz nulla, vételkiesés nem
következik be (6. ábra). Van egy különleges antennatípus, a tekercs
vagy más néven hélix antenna. Óriási csavarmenetre hasonlít, és a mi
szempontunkból fontos jellemzője, hogy körpolorizált: azonos nagyságú
jelet szolgáltat, függetlenül a beérkező rádióhullám polarizációs
szögétől (7. ábra). A fent említett antennák azonban különleges
típusok, kereskedelmi forgalomban nem kaphatók. Házilag meg lehet
építeni őket a szakirodalom adatai alapján, de némi szaktudásra és
természetesen bemérő műszerre mindenképpen szükség van hozzájuk.
Antennaerősítők
Már egy közönséges, kereskedelemben beszerezhető, négyelemes
tetőantennán is nagyon sokat javít a célszerűen kiválasztott és az
antennafejen elhelyezett antennaerősítő. Hogy milyen szempontok
alapján válasszunk?
Mindenekelőtt legyen igen kicsi az erősítő saját zaja. A zajosság
jellemzésére a zajtényezőt (F) használják. Az átlagos, jó
antennaerősítők zajtényezője 4-5dB, de a mi céljainkra csak olyan
erősítő felel meg, melynek zajtényezője 2dB alatt van.
A gyenge, távoli adókon kívül legtöbbször erős helyi adóállomások
is jelentkeznek, ezért az erősítőnek okvetlenül szelektív bemenettel
kell rendelkeznie, hogy kellő mértékben elnyomhassa a helyi
adóállomások jelét, mert azok vételi zavarokat okozhatnak.
Ugyanezen okból az erősítő nagymértékben lineáris legyen, hogy az
egyidőben jelenlevő helyi adók jele és a venni kívánt távoli adók jele
ne keveredjen egymással (nagyjeldinamika!).
8. ábra
9. ábra
A 8. ábra egy MOS FET-tel kivitelezett, CCIR sávú URH fejerősítő
kapcsolását mutatja. Az elérhető zajtényező 1,2-1,5dB, az erősítés kb.
16dB, a nagyjeldinamika 70dB körüli. A 9. ábra egy bipoláris
tranzisztorral működő megoldást mutat. A zajtényező itt 1,5dB, az
erősítés 20dB, a nagyjeldinamika kb. 66dB.
Különleges vevőkészülékek
Inkább csak kuriózum, de elmondjuk, hogy különleges, meglehetősen
drága vevőállomásokkal folyamatosan jó minőségben lehet fogni a
viszonylag távoli állomásokat. Ezek a berendezések kihasználják azt a
körülményt, miszerint a venni kívánt műsort rendszerint több
adóállomás is sugározza, egymástól eltérő frekvenciákon.
Tulajdonképpen minden adóállomás vételére külön vevőkészüléket
állítanak be; a hangfrekvenciás jel minőségét automatika értékeli, s
mindig az éppen legjobb minőségben vehető adó jelét kapcsolja a
hangerősítőre. Ezt az úgynevezett "frequency-diversity" módszert
kombinálni lehet további automatikákkal, amelyek egymástól távolabb
elhelyezett antennák jelét vetik össze, tovább csökkentve a műsor
vételi minőségének ingadozását. Persze ez utóbbi példák inkább csak
műszaki lehetőségeket csillantanak fel - az átlagos honpolgár zsebéből
nem telik az ennyire költséges "vevőállomásokra".
Pethes István