Radiotekniikkakysymykset

Perusteet

Kuka määrää radiotaajuuksien käytöstä Suomessa ?

Taajuuksien käytöstä Suomessa päättää Telehallintokeskus http://www.thk.fi/. ansainvälisesti asioista sovitaan ITU-R:ssä http://www.itu.int/ jossa jokaisella maalla on edustajansa.

Onko sitten olemassa jotain tiettyjä taajuuksia jota saa käyttää vapaasti ?

Ihan vapaita taajuuksia ei ole, mutta joitain aika vapaita on olemassa. Taajuusalue 433,050 MHz - 434,790 MHz on varattu valvonta-, hälytys-, kaukomittaus-, kauko-ohjaus- ja datasiirtolaitteille. Eli ns. luvasta vapautetuille laitteille. Esim. autojen hälyttimien kauko-ohjaimet ovat tällä kaistalla. Tästä taajuuskaistasta kannatta muistaa, että se sijaitsee keskellä radioamatöörien taajuusaluetta, joten toisinaan täällä voi esiintyä hyvin voimakkaita häiriöitä. Eli jos lähistöllä on käynnissä tehokas (jopa satoja watteja) radioamatöörilähetin, ei varmuudella mikään ko. taajuusaluetta käyttävä kauko-ohjain toimi. Tyypillisesti tälläisissä ISM-laitteissä lähetystehot ovat luokkaa 5-20 mW (suurin sallittu 25 mW).

Mikroaaltoalueella noin 2.45 GHz taajuuden ympäristössä on taajuuskaista luvasta vapautetulle lyhyen kantaman kommunikaatiolle (langattomat lähiverkot, langaton videosiirto jne.). Tämä taajuuskaista on lähellä samoja taajuuksia, joita mikroaalotuuni käyttää.

Vaikka laitteiden käyttö olisi luvasta vapautettua, niin mitä tahansa laitteita et saa noille taajuuksille viritellä. Laitteiden lähetystehojen ja muiden ominaisuuksien pitää pysyä määräyksien mukaisena sekä laitteiden täytyy olla tyyppihyväksyttyjä. Eli laitteita voidaan vasta tarkastuksen jälkeen käyttää luvatta.

Tyyppihyväksymättömiä laitteita ei saa käyttää millään taajuuskaistalla oli teho sitten mikä hyvänsä! Tästä säännöstä poikkeuksena on radioamatöörialueilla toimivat radioamatöörien rrakentamant laitteet, joita koskevat on omat sääntönsä. Tällöin käyttäjällä pitää olla radioamatöörilupa, mutta laitteiden ei tarvitse olla tyyppihyväksyttyjä (määräykset niiden pitää silti täyttää tai tulee ongelmia).

Miten toimitaan radiohäiriötilanteissa ?

Jos radiolähetin häiritsee radioviestintää tai muita radiolaitteita, radiolähettimen haltijan tulee poistaa häiriö tai rajoittaa sitä. Mikäli häiriö kuitenkin johtuu häiriytyvän radiovastaanottimen ominaisuuksista (puutteellisesta häiriönsietokyvystä), vastaanottimen haltijan asiana on poistaa häiriö. Jos sekä häiriön aiheuttava että häiritty radiolaite ovat säännösten ja määräysten mukaiset, osapuolten on ensisijaisesti keskenään sovittava asia. Tarvittaessa Viestintävirasto ratkaisee asian.

Luvanvaraisuudesta vapautetut radiolähettimet käyttävät yhteisiä kanavia yhtäläisin oikeuksin. Tämän vuoksi edellä selvitettyä yleisperiaatetta ei voida soveltaa tilanteeseen, jossa luvanvaraisuudesta vapautetut radiolaitteet häiritsevät toisiaan sen vuoksi, että ne toimivat samoilla kanavilla.

Osa luvanvaraisuudesta vapautetuista radiolähettimistä toimii taajuuksilla, jotka ovat myös erilaisten radiotaajuuksia käyttävien sähkölaitteiden (ns. ISM- laitteet) käytössä. Radioliikennettä ei voida suojata näiden laitteiden aiheuttamilta häiriöiltä. Tämän vuoksi etenkin LA-, PR27- ja CB-radioliikenne kärsii ajoittain myös joidenkin samoilla taajuuksilla toimivien ISM- sekä induktiivisten laitteiden aiheuttamista häiriöistä.

Myös 2.4 GHz taajuusalue on paljon käytetty. Esimerkiski langattomat videolinkit ja samalla tajuusalueella toimivat langattomat verkot voivat häiritä toisiaan. Myös mikroaaltouuneista saattaa tulla häiriöitä tälle taajuusalueelle.

Miten toteutan langattoman kauko-ohjaussysteemin ?

Klassiset vaihtoehtoiset (luvalliset/vähemmän laittomat) ratkaisut:

1) Osta luvallinen "halpis" -RC -ohjain ja vastaanotin.
2) Näköyhteydellä sovella infrapunaa.
3) Hommaa valmiita 433 Mhz taajuudella toimivia mW TX/RX -moduuleja, pelaavat luvallisella taajuudella ja hoitavat homman kunhan etäisyys on suhteellisen pieni.

Itse tehdyn lähettimen / vastaanottimen rakentaminen onnistuu kyllä mutta ei ole välttämättä helppoa tai halpaakaan. Tietoa luvasta vapautetusta radiolaitteista löytyy osoitteesta http://www.thk.fi/suomi/radio/n2438.htm.

Mistä voin ostaa kauko-ohjaukseen sopivia radiomoduuleita ?

Radiometrix valmistaa näppäriä UHF FM data lähetin- ja vastaanotinmoduuleita. Nämä toimivat 433.92MHz:llä ja siirtävät tietoa maksimissaan 40Kbit/s. Lisää tietoa moduuleista löytyy osoitteesta http://www.radiometrix.co.uk/.

Moduuleiden virallinen maahantuoja on TQ Electronic.

Näiden moduulien käytössä kannattaa huomioida, että ne toimiva alueella, jota myös 70cm aluueella toimivat radioamatööri saavat käyttää paljon isommilla tehoilla (kymmeniä watteja verratuna moduulien 25 mW tehoon). Joten jos radioamatööri kusoaa, niin voi olla, että data ei kulje. Datasiirrossa kannatta huomioidan, että mitä lähempänä olet, sitä paremmin data menee läpi. Tietenkin. Vaikka käytätkin lyhyitä komentoja, kannattaa silti käyttää jotain yksinkertaista virheenkorjausalgoritmia (vaikka (7,4) Hamming) ja useita toistokertoja jokaiselle komennolle.

Ei-luvanvaraiset sovellukset saavat sitten toimia amatööriliikenteen ehdoilla (eli toimii kun toimii). Sinänsä moduulit toimivat laillisella alueella. Näiden moduulien käytössä kannattaa huomioida THK:n määräykset, eli näitä moduuleita käyttävillä laitteilla pitää olla THK:n hyväksyntä (ellet sitten ole radioamatööri ja käytä niitä sääntöjen mukaisiin kokeilutarkoituksiin). Moduuleilla pitää lähettä vain digitaalista dataa, koska analogisia lähetteitä ei suvaita näillä taajuuksilla.

Esimerkki tälläisen radiomoduulin hyödyntämisestä löytyy osoitteesta http://www.vaoltl.edu.hel.fi/paattot/MakelaJussi_LangTommi/indexrc.html löytyvästä Tommi Lång ja Jussi Mäkelä Vallilan Ammattioppilaitokseen tekemästä päättötyöstä.

Siinä on käytetty Radiometrixin TX-2 ja RX-2 moduuleita ja tiedonsiirtonopeus on 9600 bit/s. Moduulit siirtävät signaalin (1/0) sellaisenaan puuttumatta sen sisältöön lainkaan (läpinäkyviä). Moduulien hintaluokka lähetin/vastaanotinpatille on helposti lähes sata euroa. Kyseisten moduulien pitäisi on hyväksyttyjä ja tarratkin tulee mukana (kannattaa varmistaa myyjältä ennen tilausta).

Miten voin siirtää videosignaalia langattomasti ?

Normaalin television videolähetys vaatii kaistaa noin 5 Mhz. Telehallintokeskuksen mukaan matalin taajuusalue yleiskäyttöiseen videokuvan siirtoon olisi 2,4GHz ISM-alue. Kaupallisia ratkaisuja on olemassa hintaluokasta pari tonnia pää ylöspäin. Matalin taajuusalue jolla radioamatöörit saavat siirtää elävää videokuvaa (lähetyksen kaistanleveysvaatimusten rajoissa) on 1,29 GHz, joka on sinänsä sopiva että voi katsella suoraan satelliittivirittimellä.

Näppärä piraatti rakentaa sopivan videolähettimen esim. vanhan C-64:n videomodulaattorista. Tälläisellä virityksell vaan helposti aiheuttaa häiriöitä muille, jää kiinni ja joutuu käräjille luvattomasta yleisradiotoiminnasta. Joissain ullkomailla myyhään myös halpoja tämän tyyppisiä lähettimiä, mutta ne ovat ainakin Suomessa yhtä luvattomia kuin nuo omatkin viritykset.

Miltä radiolaitteilta vaaditaan tyyppihyväksyntä ?

Suomessa vaaditaan tyyppihyväksyntä käytännössä kaikilta radioaaltoja säteilemään tarkoitetuilta vehkeiltä. Itse saa rakennella ainoastaan radioamatööritaajuuksilla toimivia lähettimiä, edellyttäen että on radioamatöörilupa.

Tarvitaanko radiolähettimelle aina lupa ?

Pääperiaatteena on, että radiolähettimen käyttö vaatii luvan. Tästä poikkeuksena tietyille tyyppihyväksytyille radiolaitteille, kuten matkapuhelimet, LA/PR -radiopuhelimet, pikkuautojen radio-ohjaimet jne. ei tarvitse hakea erikseen käyttölupaa.

Mitä taajuusalueita radio-ohjattavat pienoismallit käyttävät ?

Halpisvehkeet käyttävät 27 MHz:n aluetta (LA-kanavien väliin jääviä taajuuksia). 35MHz taajuusalue on varattu nimenomaan lennokeille, jotka voivat nopeutensa ja painonsa vuoksi olla potentiaalisesti vaarallisia radiohäiriön yllättäessä.

Mistä löydän FM-modulaattorin rakennusohjeen, jotta saan CD-soittimen äänen kuulumaan autoradion kautta ?

Hifi-lehdessä numerossa 11/92 on julkaistu tälläisen laitteen rakennusohje. Hifi-lehden numerossa 1/1993 oli vielä pieni lisäys tähän artikkeliin.

Miksi FM-lähetykissä käyttään esikorjausta ?

Taajuusmoduloinnissa kohina kasvaa suhteessa taajuuden toiseen potenssiin, joten diskanttikohina olisi varsin hirveä heikossa kentässä, jos mitään ei tehtäisi.

Musiikki (ja vielä vähemmän puhe) pitää sisällään loppujen lopuksi melko vähän korkeita diskanttiääniä. Tuon FM kohinan takia diskantteja vahvistetaan lähetyspäässä jolloin diskantitkin aiheuttavat lähes täyden lähettimen ohjauksen ja jotta ohjelma ei kuulostaisi diskanttivoittoisalta, tehdään vastaava vaimennus vastaanottopäässä, jolloin diskanttikohinat vaimenevat samassa suhteessa.

Meillä on käytössä 50 us (Amerikassa 75 us) aikavakio, eli vastaanottimessa on ensimmäisen kertaluokan (-6 dB/oktaavi) alipäästösuodin, jonka rajataajuus on 3185 Hz, eli vaste on tuolla taajuudella pudonnut -3 dB.

Datan lähetys radion kautta

Miten kytken modeemin radioon ?

Tavallisen puhelinverkon modeemin kytkemisessä radioon ei ole mitenkään helppia, koska nykyiset modeemit on suunniteltu toimimaan pelkästään kaksisuuntaisella puhelinlinjan siirtoyhteydellä (sen häiriöillä ja muilla ominaisuuksilla).

Tavallisessa puhelinlinjasa sekä tuleva että lähtevä ääni kulkevat samaa johtoparia pitkin kuin taas radiot haluavat erillisen tuleban ja lähtevän äänen liitännän. Puhelinlinjalla yhdellä parilla liikkuva kaksisuuntainen äänisignaali voidaan erottaa erilliseksi tulevaksi ja lähteväksi signaaliksi niinsanotulla puhelinhybridikytkennällä (lisätietoja tästä löytyy osoitteesta http://www.hut.fi/Misc/Electronics/circuits/teleinterface.html). Tyypillinen radioyhteys on harvoin kaksisuuntainen (poikkeuksena NMT matkapuhelin) ja ominaisuuksiltaan erilainen kuin puhelinlinja (taajuusvaste-eroja, vaihevaste-eroja, erilaiset häiriöt).

Radio tie siirrossa ratkaisee käytettävä taajuusalue (häiriöt), lähetteen kaistan leveys (nopeus). Taajuus pitäisi valita huolellisesti mutta sitten tulee lupa asiat eteen, ja jos kaistan leveyttä halutaan niin sitten kysymys on, että millä bandilla on tarpeeksi tilaa? LA porukat ovat rakentaneet monenlaisia modeemi virityksiä ja ovat toimineet vähän vaihtelevalla menestyksellä!

Yleensä joillain V.21 (300 bps) ja V.23 (1200 bps) modeemeilla saa aikaan yhteyden yksisuuntaisen huonommankin radiolinjan yli. NMT-puhelimissa voi koittaa joitain nopeampiakin modeemeja hyvillä yhteyksillä. Lisätietoja modeemin käyttämisestä NMT-puhelimen kanssa saa osoittessa http://www.hut.fi/~then/matkapuhelin/nmt.html). GSM matkapuhelimeen ei kannata tavallista puhelinmodeemia yrittääkään kytkeä, koska GSM:n puhekoodaus ei pysty modeemin signaaleja kunnolla koodaamaan ja GSM-verkossa on omat valmiit palvelut dataliikennettä varten.

Saako LA-puhelimella lähettää dataa ?

Nykyisin LA-kaistoilla daa lähettä dataa ja siellä toimiikin jo joitain pakettiradioverkkoja. Lisätiedot mitä saa lähettää ja miten saa Telehallintokeskukselta.

Mitä lupia pitää olla radiolähettimen käytössä ja rakentamisessa ?

Siis radiolaitteella (lähettävällä) joko tulee olla THK:n tyyppihyväksyntä (yleensä hyväksymistarra), tai sitten laitetta hallussapitävällä henkilöllä/yhteisöllä pitää olla erillinen lupa. Jos haluat rakentaa radiolähettimiä, niin rupea radioamatööriksi, niin saat jopa laillisesti käyttää sitä itsetekemääsi radiolähetintä. Ja jos osaat tehdä toimivan radion, niin yhden pienellä opiskelulla kyllä pääset niistä muistakin tutkintoon vaadittavista osista läpi.

Miten voin vastaanottaa säätatelliittien kuvia ?

Sääsatelliittien vastaanottoon et tarvitse juuri muuta ihmeellistä kuin radion, antennin ja sopivan vastaanotto-ohjelman tietokoneeseen. Radioksi käy 137-138 MHz:lle virittyvä skanneriradio, mutta niillä ei kovin hyviä kuvia modifioimatta saa, sillä kaistanleveys on liian kapea. Hyvään tulokseen tarvitset noin 137 MHz taajuudelle virittyvän radion, jonka kaistaleveys olisi vähintään 40 kHz (monessa "tavallisessa" radiossa kaistanleveys on van 15 kHz).

Antennin joutuu radioon kyllä väsäämään, sillä radion omalla piiskalla ei signaalia löydy kuin satelliitin lentäessä juuri päältä ja silloinkin huonosti. Ristidipoli on perinteinen antenniratkaisu, mutta PVC-putkesta ja koaksiaalikaapelista turattu helix antaa paremman tuloksen eikä ole sen vaikemapi rakentaa.

Tuo 137 MHz:n lähete on FM-moduloitu 2400 Hz:n apukantoaallolla, jota AM-moduloidaan kuvasignaalilla. Yksinkertaista, mutta helppoa. Tuo 2400 Hz + signaali on siis samaa muotoa kuin vanha telekopiojärjestelmä (facsimile, ei telefax).

Tietokoneen vastaanototto-ohjelmien käyttämisessaä tarvitaan tyypillisesti äänikortti (joissain jotian yksinkertaista lisäelektroniikkaa äänikortin sijaan). Äänikortiksi kelvannee melkein mikä vaan kunnollinen. De facto -vastaanottosofta on WXSAT (Windowsille).

Jotkut sääsatelliitit köyttävät myös korkeampaa 1668-1700 MHz taajuutta, jolloin tarvitaan lautasantenni ja mutkikkaampi vastaanotin (vertaa satelliittitelevisiovastaanotin).

Lisätietoa aiheesta löytyy osoitteesta http://www.hut.fi/u/iisakkil/wxsat/ ja WXSAT-ohjelma löytyy osoitteesta http://ourworld.compuserve.com/homepages/HFFAX/toc20.htm. Hyvä tustustumisen arvoinen tietokokonaisuus aiheesta on osoitteesta http://www.ursa.fi/ursa/jaostot/tekokuut/slinkki/opas/wfopas.html saatava Sääsatelliittiharrastajan käsikirja. Lisäksi kannattaa ehkä vielä vilkaista osoitteeseen http://www.rig.org.uk/.

Tomi Engdahl <[email protected]>

Takaisin hakemistoon