NAD 1000 Mc/s - část 1. vlnoměr [1949]
Ing. Alex Kolesnikov, OK1KW

Již v K.V. 7/1949 jsme otiskli článek OK1-3170 zabývající se příjmem na 1215 Mc/s. Snad to zarazilo leckoho z našich čtenářů, pro něhož hlavním magnetem krátkovlnného amatérství je pokusnictví a provoz na těch „obyčejných“ pásmech od 1,6 do 28 Mc/s. Těch, kteří již objevili půvab neznámých sfér VHF je u nás jistě ještě mdlo, ale je nepochybné, že právě těmto oblastem patří budoucnost a na nich se zase dostaneme k pokusnictví v nejvlastnějším slova smyslu. Jsme rádi, že jsme získali spolupracovníky tímto směrem zaměřené, a že tak můžeme počítat s úvahami a návody, týkající se práce na našich nejvyšších pásmech. Doufáme, že články z tohoto oboru, jimž budeme pokud možno pravidelně vyhrazovat v K.V. místo, najdou u našich čtenářů zaslouženou pozornost a že se rychle rozroste počet nadšených vyznavačů „gigacyklů“. Red K.V..

Elektromagnetické spektrum, užívané ke sdělovacím účelům, má v jednotlivých pásmech různé charakteristické vlastnosti. Jednotlivá pásma liší se především způsobem šířeni, dosahem, liší se značně způsoby jakými se jednotlivé kmitočty dají ,,vykouzlit“, liší se i velikosti a konstrukce provozních přístrojů. Tyto zvláštnosti vynutily si rozdělení celého elmag. spektra na několik charakteristických pásem. Mezinárodní dohodou byly stanoveny hrubé meze kmitočtů jednotlivých pásem a jejich pojmenování.

Jsou to kmitočty:

    vysoké (HF) . . . . . . . . . . .          3  ÷       30 Mc/s
    velmi vysoké (VHF) . . . . .       30  ÷     300 Mc/s
    ultra vysoké (UHF) . . . . . .     300  ÷   3000 Mc/s
    super vysoké (SHF) . . . . .  3000  ÷ 30000 Mc/s


Ve zlomcích těchto pásem je povolen amatérský provoz. Tendence technického vývoje směřuje k stále většímu využití zajímavých a cenných vlastností kmitočtů vyšších než 300 Mc/s. Souběžně s tímto vývojem dostává se i amatérům možnosti prakticky sledovat tento vývoj, získávat v něm samostatné zkušenosti a případně přednášet tyto nové zkušenosti i do denní praxe.

Po válce se zájem i našich amatérů zjevně přesunul k vyšším kmitočtům. Jsou tu první zdařilé pokusy zvládnout pásmo 450 Mc/s; jsou tu pokusy i nad 1000 Mc/s. Ovšem, „jedna vlaštovka nedělá jaro“ (i když naznačuje vývoj!); Technika ultravysokých kmitočtů je zvláštní - je značně odlišná od techniky pod 300 Mc/s. Nelze pro ni aplikovati bez důkladné revise dosavadní naše zkušenosti z pásem nižších. Dosavadní zkušenosti mnohých amatérů naznačují, že zvláštní potíže se vyskytuj hlavně v pásmu nad 1000 Mc/s, máme-li je zvládnout prostředky nyní dostupnými.

Na zvládnutí potíží pásma „1215“ je proto nutno „založit útok ze široka“, a to jak theoreticky, tak i prakticky - zvládnout je náporem mnohých nadšenců pro UHF. Máme co dělat!

Vlnoměr pro rozsah 1000 ÷ 3000 Mc/s.

Prvním předpokladem úspěšné práce v pásmech nad 1000 Mc/s je spolehlivý vlnoměr. Ten si můžeme a musíme postavit nejdřív. Otázka cejchování tu odpadá, poněvadž délky vln můžeme již snadno odečítati na vlnoměru samém. Naproti tomu vystupují tu do popředí požadavky přesnosti a spolehlivosti mechanického provedení.

Vlnoměry (obr. 1a, 1b) jsou obvykle absorpční (v dalším, pokud nebude podotknuto jinak, všechny úvahy se vztahují na kmitočty nad 1000 Mc/s), Resonanční obvod pro kmitočty až do 2500÷3000 Mc/s pozůstává ze souosého vedení délky λ /41) nebo několika λ /4; pro kmitočty ještě vyšší užívá se výhradně vlnovodů. Požadavky kladené na každý absorpční vlnoměr jsou:

1. dokonalý okruh - t, j. okruh s velkým Q,
2. malý útlum, vnášený vazbami mezi vlnoměrem a oscilátorem na jedné straně a vlnoměrem a indikátorem ladění na straně druhé,
3. přesnost odečítání jak na stupnici tak i na indikátoru resonance.

Jakost resonančního obvodu (Q), vytvořeného souosým vedením je odvislé především od průměru vnějšího válce, do značné míry od poměru průměru D/d a vnitřního válce, a konečně od vf odporu samotných válců. Největší Q má za jinak stejných podmínek vedení při D/d = 3,6 (je-li D/d rovno 2 ÷ 7, zmenší se Q asi o 30%). V diagramu obr. č. 22) jsou vyneseny Q čtvrtvlnové resonanční, nezatížené linky vytvořené z měděných trubek různých průměrů. Pro naše účely dobře vyhoví již trubka o vnitřním průměru 20 ÷ 25 mm, pro vnitřní vodič pak trubka o vnějším průměru 5 ÷ 7 mm. Při měření ovšem není Q vlnoměru tak vysoké, jak udává diagram obr 2, a to následkem útlumu, vnášeného vazbami vlnoměru na př. s měřeným oscilátorem, s obvodem indikátoru a hlavně nedokonalosti zkratu na konci vedení.

1) Viz Ing. Rohan, Krátké vedení a jejich použití: K.V. čís. 1, 1949.
2) Terman, Radio Engineer‘s Handbook (přepočítáno na cm).

Vazební smyčky jsou proto malé (obr. 3) a zasahují do vedení jen nepatrně. Zhoubný vliv útlumu lze sledovat nejlépe na obr. 1a, kde celý problém je převeden na obvod nám dobře známý. Posunujeme-li odbočky 1, 2 směrem k bodu A, Q-okruhu rychle klesá, resonance a čtení na vlnoměru se zplošťují a to tím rychleji, čím původní nezatížené Q bylo větší.

Nedokonalý, nestálý zkrat na konci vedení má tytéž následky. Proto pouzdro na konci vedení (obr. 3), tvořící pérový kontakt, musí být pevně sevřeno, avšak ne zase na tolik, aby středním vodičem nešlo pohybovati. Otázka dokonalého vf kontaktu na těchto kmitočtech je často konstruktivně velmi obtížná, zvláště je-li nutno provésti zkratů několik!

Rovněž velikost odporu detektoru může ovlivnit Q. Původně bylo zamýšleno použíti jako detektoru elektronky LG1 (mezní kmitočet kolem 1000 Mc/s), později se však podařilo získati germaniovou diodu (1N34). Kryt diody je mechanicky spojen s vnější trubkou koaxiálu, avšak elektricky je odisolován slídovou vložkou (obr. 3, 4), čímž jeden konec diody je vf uzemněn (viz obr. 1a, 1b) a mikroampérmetr (50 ÷ 100 μA) je chráněn před poškozením vysokou frekvencí.

Přesnost vlnoměru závisí i na přesném středění vnitřního vodiče, který pro měření v určitém rozsahu musí být pohyblivý pouze ve směru osy. Středění je dáno jednak pouzdrem, tvořícím zkrat na jednom konci vedení a jednak isolačním kotoučem (nejlépe trolitulovým) na druhém konci vnitřního vodiče (obr. 3). Postupný pohyb vnitřního vodiče musí být plynulý. Provést jej můžeme způsobem jakýmkoliv, avšak v žádném případě nepostačí posouvání rukou - vždyť celé pásmo 1215 ÷ 1300 Mc se rovná 15 mm a 0,1 mm odpovídá asi 0,6 Mc/s! Nejlépe je postupný pohyb převésti šroubem a matkou na pohyb rotační a ještě dílkovou stupnici opatřiti noniem. Konstrukce patrná z fotografií na obr. 4, 5 je dosti pracná a není provozně právě nejlepší (excentrický pohon šroubu vyžaduje značné přesnosti). Mnohem jednodušší a osvědčená konstrukce je vyznačena na obr. 6. Vnitřním vodičem koaxiálu je tenkostěnná trubka průměru 6 ÷ 7 mm, asi 250 mm dlouhá. Na jednom konci je naletována matka (M4, M5), podle možnosti osazená z kraje dovnitř. Vnitřkem trubky prochází hnací šroulb M4, M5 (nejlépe s milimetrovým stoupáním), zachycený na jednom konci v pevném ložisku. Šestihranná matka (nebo seříznutá kulatá) jednou hranou tvoří vodící plochu a doléhá na pevnou lištu po celé délce posuvu. Lišta je značena milimetrovým dělením nebo pravítkem, matka indikační ryskou nebo noniem. Při této konstrukci je náhon centrický a posun velmi hladký. Délka koaxiálu musí být přibližně rovná délce nejdelší vlny, kterou chceme měřiti. Pro pásma nad 1000 Mc/s stačí 25 cm, Obvykle se užívá mosazných trubek, uvnitř postříbřených pro zmenšení ztrát na vedení.

Měření kmitočtu podobným vlnoměrem je pro jeho konstrukci velmi jednoduché. Vlnoměr přiblížíme k oscilátoru a opatrně zasouváme střední vodič, čímž teprve vytváříme souosé vedení. V okamžiku, kdy délka vedení se blíží k λ/4, indikátor začne ukazovat výchylku. Maximální výchylka udává okamžik resonance - vlnoměr je vyladěn na nosný kmitočet oscilátoru. Na délkové stupnici odečteme např. l1 = 5,20 cm (měřeno od zkratu na vedení). Posouváme-li střední vodiče dále, objevíme ještě jednu nebo i více výchylek na indikátoru; druhá bude na př. při l2 = 16,90 cm. Rozdíl těchto dvou čtení, t. j. l2 - l1 = 16,9 -5,2 = 11,70 cm (jako při známém měření „Lecherovými dráty", viz K.V. 1946/145) je roven polovině délky vlny oscilátoru. Je tedy nosný kmitočet oscilátoru roven dvojnásobku odměřené délky v centimetrech, t. j. 2 X 11,7 = 23,4 cm = 1281,6 Mc/sek. Celková délka vysunutého středního vodiče v uvedeném příkladě je 16,9 cm, t. j. přibližně 3 X λ/4. Přibližně proto, že vlivem vazebních smyček, změnou průřezu u pouzdra a pod. je první λ/4 kratší než každá další. Pro absolutní měření délek vln je tedy třeba dvou výchylek na indikátoru při dvou různých za sebou jdoucích čteních na délkové stupnici. Stane se často, že mezi těmito dvěma výchylkami se objeví další, menší, nebo případně i větší, než předešlé - to se indikuje druhá nebo i třetí harmonická. Musíme tedy provádět měření a odečítati velmi pozorně, abychom nakonec nebyli zklamáni.

K měření kmitočtů lze ovšem využít i samotné první λ/4 (i když je zkrácená), zjistíme-li závislost skutečné délky vlny na čtení stupnice, t. j. odcejchujeme-li tento vlnoměr podle vlnoměru jiného, stavěného pro kmitočty nižší.

Můžeme tedy podobným vlnoměrem (s délkou souosého vedení rovnou na př. = 25 cm) měřiti délky vln do 25 cm absolutně, t. j. ze dvou čtení, a téměř do 100 cm s využitím pouze jediného čtení na první λ/4.


Krátké vlny 1949 str. 187

přepsal a upravil pro web OK2KKW Matěj, OK1TEH