|
Něco o VF výkonech na mikrovlnách [2004] Pavel Šír, OK1AIY, ok1aiy@comanet.cz [484 847 099]
Protože dostávám pravidelně časopis OK QRP INFO, napadlo mne, že by čtenáře možná zajímalo, jak to v minulosti bylo a v současnosti je s výkony na pásmech VKV i mikrovlnách. „Výkon“ je magický pojem v radioamatérské terminologii. Dalo by se říct, že je to hlavní kritérium v radioamatérském konání, všichni na to „dobře slyší“ a řada lidí tím léčí ostatní nedostatky v komunikačním řetězci jako je třeba špatné QTH, slabá anténa – ale i operátorská zručnost. Vždyť máme-li dost výkonu, překřikneme ty ostatní „břídily“ v rozhodujícím okamžiku, který je možná neopakovatelný. Toto platí obecně na všech pásmech a možná to dalo vznik heslu, že: „Výkonu není nikdy dost.“ Výkon je jedním z faktorů které figurují ve vzorci pro výpočet kvalitního spojení a jeho dostatečná rezerva je v profesionálním pojetí nutná proto, aby bylo spojení stoprocentní i ve chvíli zhoršení podmínek šíření byť by to bylo jen několik minut za rok. V naši radioamatérské práci se stále přesvědčujeme o tom, že většinu spojení lze uskutečnit i s nepatrnými výkony, hlavně používáme-li CW a SSB. Pak mluvíme o QRP a to, že musíme my, nebo protějšek občas napínat uši již k tomu dobrodružství patří. Radioamatéři kteří QRP milují jsou ale i od přírody ohleduplní a skromní a to jsou vlastnosti ze kterých kdysi ten pravý skalní radioamatérský duch povstal. Podívejme se ale nyní, jak je tomu na UKV. Pro názornost a správné srovnání se vraťme o pět desítek let zpět.
Obr. 1 - Inkurantní sólooscilátor pro VKV s elektronkou LD1 (1942)
Vzpomeňte na tzv. „syreček” – RD12Ta a RD2,4Ta. TESLA je vyráběla až do 60. let pod označením RC5B a RC5C a použití bylo v pásmech 300-900 MHz s výkonem stovek mW až 1 W. Pro 23 cm byla vhodnější koaxiální trioda RCA 5794, kterou budou čtenáři znát z meteorologických sond, jichž za desítky let vítr roznosil po celé Evropě statisíce. U firem Lorenz, Valvo, Telefunken, Mullard, RCA, Světlana a TESLA byly vyrobeny desítky typů nádherných elektronek pro VKV, zařízení s nimi osazená dávala jednotky až desítky wattů výkonu i přes 1 GHz. Pro radiolokátory už existoval magnetron s výkonem 65 kW pro kmitočet 24 GHz. Řada pamětníků zamáčkne slzu v oku a ráda zavzpomíná, protože starší generace tím byly odkojeny všechny – vždyť nic jiného nebylo (obr. 1).
Obr. 2 - Elektronky pro VKV a mikrovlny 1939-1980
V šedesátých letech se používaly superhety již na VKV i mikrovlnách, místo triod pro sólooscilátory byly vyvinuty tetrody pro zesilovače s uzemněnou katodou pro VKV a pro mikrovlny koaxiální triody pro zesilovače s uzemněnou mřížkou (obr. 2). Za zmínku stojí, že některé výkonové tetrody byly vyráběny s krátkou nažhavovací dobou; - tzv. harfovitá katoda. To znamenalo, že v mobilním provozu z vypnutého stavu už za vteřinu po zmáčknutí PTT tlačítka dával vysílač plný výkon celé desítky wattů. Tyto vlastně přímo žhavené elektronky zmizely s masivním nástupem tranzistorů koncem 60. let. Pro amatéry byly 60. a 70. roky ve znamení elektronek QQE03/12, GU32, GU29, REE30B, RE025XA, které dávaly jednotky, desítky i stovky wattů na pásmech 2 m a 70 cm. Vezmeme-li v úvahu vysoce strmé elektronky E88CC, EC86 a EC88 na vstupu přijímačů a dobré podmínky šíření VKV, které v té době nepřetržitě působily – bylo to pro radioamatérské experimentování velmi plodné období. Pro milovníky QRP tu byly menší novalové a heptalové elektronky např. E180F, EL83 nebo i 6F32 a 6CC31 s kterými byla radost udělat malé zařízení pro 2 m nebo 70 cm, a výkonem kolem 1 až 5 W tak dělat s ostatními takřka rovnocenná spojení. To už ale přicházejí na scénu i tranzistory a protože ty větší byly nedostupné (i cenově) zkoušelo se s tím, co bylo. Koncový stupeň s dvěma OC171 (od firmy Mullard) dával při 10 V asi 12 mW výkonu a druhé místo v závodě BBT 1964 z Boubína byl bezesporu úžasný zážitek (obr. 3). Typ AFY10 (Siemens) dával v pásmu 2 m už stovky mW a také 2N1141 (Texas Instruments), který byl možná vzorem pro GF501 z Tesly Rožnov p. R., kterým byly osazeny naše první opravdové a dobře fungující radiostanice VXW 010.
Obr. 3 - Detail PA (QRP) se dvěma tranzistory OC171 pro 2 m (1963)
Pro 70 cm ještě delší dobu výkonnější tranzistory nebyly ale cesta vedla přes varaktorové násobiče. Upřímně řečeno ono tomu bylo tak dlouho i profesionálně, výkon zesílen na kmitočtu nižším se vynásobil na varaktorech až na 4-8 GHz. Několik desítek či stovek mW a dobře nasměrovaná parabolická anténa o průměru 3-4 m byly pro funkci přenosové TV trasy dostačující. Mnoho let byly varaktory pro funkci (nebo jen kapacitní diody pro ladění kanálových voličů) jediným prvkem, kterým jsme se postupně došplhávali ke stále vyšším kmitočtům. Konstrukce se dařily a řádně jsem si toto období vychutnal. V roce 1965 to bylo první polovodičové zařízení pro 432 MHz – kapacitní dioda BA121 dávala asi 5 mW a první spojení bylo s OK1BP v Chrudimi a OK1AI z Bohdanče. V pásmu 23 cm dával první násobič s BA149 asi 20 mW, ale s upravenými KA204 z Tesly Piešťany se dařily výkony podstatně větší (obr. 4 - www.ok2kkw.com/next/23cm1973_dioda.htm ) První zařízení pro 2304 MHz bylo rovněž s nimi. Zmíněné kapacitní diody se sice používají jen pro ladění TV tunerů, ale některé elektrické hodnoty mají srovnatelné s varaktory, určenými pro násobení kmitočtu a směšování. Dokážou vynásobit a zároveň přisměšovat SSB signál z 2m nebo 70 cm a takto bylo zhotoveno i první zařízení pro 10 a 24 GHz (výkon jen mikrowatty). Ale abych nepředbíhal. V r. 1975 se objevila lépe řečeno začala být dostupná elektronka HT323 z produkce bývalé NDR (ekvivalent 2C39BA a 3CX100A5). Je to trioda vhodná pro pásma 23 a 13 cm a její 100 W anodová ztráta umožňuje vyrobit až několik desítek wattů výkonu v těchto pásmech (v popředí na obr. 2). V dnešní době ji s rezervou nahradí tranzistory typu LDMOS. Dávají i stovky W výkonu a jsou tak malé, že do krabičky od zápalek se jich vejde i několik. To je samozřejmě obrovský „výkon” ale ani ten není samospasitelný při nějakém závodě, kdy stanice po Evropě QRV jsou, ale dík špatným podmínkám nejsou slyšet. Jestliže naopak výborné podmínky byly, dala se dělat spojení i s nepatrnými výkony (více viz www.ok2kkw.com/next/23cm1975.htm ). Mezníkem v konstrukcích zařízení pro mikrovlny jak na profesionálním tak následně i amatérském poli byl bezesporu příchod galium-arsenidového polem řízeného tranzistoru.
Obr. 4 - Varaktorový násobič 432 / 1296 MHz s KA204S (1973)
Technické parametry přístrojů se zjednodušily a zlepšily, nejdřív jen pro přijímače, ale později i výkonové pro vysílače. Vzpomínám na první miliwatt na 3 cm a SSB spojení na 280 km. Bylo jasné, jaký pokrok nás v budoucnu i na těchto pásmech čeká – ale byl rok 1984 se vším, co k tomu tenkrát patřilo… Zlepšené podmínky šíření, které tenkrát ještě v podzimním období chodívaly, by umožnily řadu dalekých spojeních po západní Evropě. G3LQR jsem na 3 cm slyšel už v r. 1985. O rok později přibyl na 10368 MHz další zesilovač a 30 mW posloužilo ke QSO s PA0EZ. Bohužel se v dalších létech začaly zhoršovat ty zmíněné dobré podmínky šíření a postupně vznikl problém dělat lepší spojení i na 2 cm a 70 cm. Čím to je, se zatím jednoznačně neví – možná i tím, že se zlepšilo životní prostředí dík masivnímu odsíření tepelných elektráren ve střední Evropě. Technika „nabývající na obrátkách” přinášela nové a levnější součástky přístupně i našim konstruktérům. Bylo přiděleno pásmo 6 a 9 cm pro naše experimentování a byla radost na to udělat nejdřív jednoduché a poté i složitější transvertory. Výkony nejdříve mW (první QSO OK-HB proběhlo s HB9MIO jen s 6 mW. Výborné je v tomto směru pásmo 9 cm. Kmitočet 3400 MHz je ještě tak „nízký”, že tu zesilovače právě dobře zesilují, koaxiální kabely a konektory mají snesitelný útlum a všelijaká relé můžeme použít jako anténní aniž bychom signál zcela zahubili. Totéž platí i v anténách a konstrukci samé. Je to dobré tréningové pásmo pro vyšší kmitočty. Pro SSB spojení z Benecka na Klínovec stačily jen mikrowatty. Zajímavé je pásmo 24 GHz. První zařízení dávala jen mikrowatty a teprve další generace v průběhu deseti let dosáhly jednotek a desítek mW. Udělat podomácku větší výkon než 50 mW je vlastně problém dosud. Posun kupředu umožnily „profi” zesilovače TOSHIBA BA2160B s výkonem i přes 1 W. Elektronky s postupnou vlnou již i v těchto pásmech existují a výkony jednotky až desítky wattů umožňují i spojení EME. Mnoho jich zatím po světě není, ale OK1UWA v Plzni se tím může pochlubit. V pásmu 47 GHz (kmitočet 47088 MHz) máme zatím výkon 10 – 20 mikrowattů ze subharmonického směšovače, překlenutá vzdálenost je 96 km. Na 76 GHz (kmitočet 76032 MHz) je výkon ještě menší – (snad jen jednotky μW). Překlenutá vzdálenost je zatím jen 13 km. To by šlo jistě i protáhnout, ale zatím jsme na to s OK1UFL ještě nenašli čas. V pásmu 145 GHz (kmitočet 145152 MHz) je výkon zcela neměřitelný a ani netušíme, v jakých řádech pod úrovní 1 μW se pohybuje. Překlenutá vzdálenost 1,2 km provozem CW i SSB je zatím na hranici. Posledním pásmem je 241 GHz. (kmitočet 24 1192 MHz) Zařízení je podobné jako pro 76 a 145 GHz a výkon z diody HSCH9101, která pracuje jako desetinásobič-směšovač je dík vysokému stupni násobení zcela mizivý. Překlenutá vzdálenost je zatím jen několik metrů. Jak vidíte je to opravdu QRP jak se patří, ale věřte, že kdyby k tomu ty správné komponenty umožňující trochu větší výkon byly dostupné, dávno bychom je tam měli. Ony už ve světě jsou a také se dělají i delší spojení (hlavně poslední dobou). Už jeden mW výkon na posledních čtyřech pásmech by to zase posunul o něco dopředu. Na závěr si položme otázku jaký to je vlastně ten QRP výkon myšlen? Je to 1 W – nebo snad 10 W? Viděno pohledem současných povolených výkonů je to možná i víc. Že to je mnohdy předimenzováno asi cítíme všichni a proto záměrně nechám konec otevřený pro další příspěvky. OK1AIY
Poznámka OK1TEH: Pro zajímavost, v případě EME závodu je obecně definovaná QRP kategorie vyzářeným výkonem stanice EIRP a to následovně:
Se svolením Pavla, OK1AIY a Petra OK1DPX upravil pro web ok2kkw OK1TEH v roce 2010
Další odkazy k tématu: http://www.ok2kkw.com/next/13cm1959.htm http://www.ok2kkw.com/kv1952/23cm_ok1kw1952.htm http://www.ok2kkw.com/kv1949/23cm_rx1949.htm |
