Elektromágneses összeférhetőség,
villámvédelem, biztonságtechnika

Az elektromágneses kompatibilitás (összeférhetőség, angol megnevezése alapján EMC) tekintetében minden rádióamatőr felelős azért, hogy az adókészüléke - függetlenül attól, hogy az saját építésű, gyári, vagy módosított - megfeleljen az EMC-előírásoknak. A vonatkozó törvény szerint a rádióamatőr gyártónak minősül, és felelősséget visel.

Könnyebbséget jelent a rádióamatőr számára, hogy rá nem vonatkoznak olyan előírások, amilyenek általában a tűvközlési eszközök előállítóira. Nem kell készüléke mintapéldányára engedélyeket beszereznie, összeférhetőségi vizsgálatokat végeztetnie, CE minősítést kérnie stb.

A vonatkozó német jogszabályok a [3] irodalomban találhatók.

A személyek védelme

A nagyon erős elektromágneses terek káros hatással lehetnek az emberi szervezetre. Ezért el kell kerülni, hogy bárki annyira megközelíthesse az antennáinkat, hogy a szervezetét túl nagy térerejű sugárzás érhesse.

A térerősség meghatározását német törvény írja elő. Ez a törvény kétféle tartózkodási zónát határoz meg. Az "1. kitettségi zóna" az érintett eszközt üzemeltető által kontrollált terület, pl. a rádióamatőr háza, a "2. kitettségi zóna" pedig olyan terület, ami mindenki által bármikor megközelíthető, és az érintettek naponta legalább 6 órát tartózkodnak benne.

A német hírközlési hatóság (BAPT) a DIN VDE 0848 szabványban írja le azokat a számítási módszereket, amelyekkel az elektromágneses tér határértékei meghatározhatóak.

Ezen számítások ismerete az A fokozatú amatőrvizsgán nem követelmény, mivel ebben a vizsgakategóriában az engedélyezett adóteljesítmény csekély. A levezetésektől ezért itt eltekintünk, érdeklődők a haladó tananyagban olvashatnak utána.

Mindenképpen fontos azonban az 5. és a 14. fejezetekben bemutatott, adóteljesítménnyel kapcsolatos számítások ismerete. Ezen ismeretek birtokában számítható ki, hogy az amatőr nem lépi-e túl a törvényileg meghatározott EIRP adóteljesíményt. Ellenőrizzük, hogy meg tudjuk-e válaszolni a TL504-es vizsgakérdést!

Útmutató a megoldáshoz: 13 dB = 10 dB + 3 dB. 10 dB nyereség azt jelenti, hogy a 6 W kimenőteljesítményből 60 W kisugárzott teljesítmény lesz. A további 3 dB dupla teljesítményt jelent, 120 W-ot. A káros sugárzási határértékek betartását megfelelő számítással kell igazolnia a rádióamatőrnek.

Ellenőrizzük, hogy a TL504 vizsgakérdést meg tedjuk-e válaszolni! (lejjebb)

Störungen und störende Beeinflussungen

A zavarás kétféleképpen jelentkezhet. Szoros értelemben vett zavarásról beszélünk, ha egy adókészülék kimenő jelében olyan nemkívánatos összetevők lépnek fel, amelyek egy másik eszköz vételi frekvenciájára esnek, azt zavarják. Zavaró befolyásról beszélünk akkor, ha az adó jele megfelelően tiszta, azonban az általa keltett elektromágneses tér befolyásolja a vételt más frekvenciákon (ill. más berendezések üzemét.)

Az amatőr adókészülékében a nemkívánt zavar forrása lehet felharmonikus vagy mellékhullámú sugárzás. A felharmonikusok az alapfrekvencia többszörösei, amelyek az adó nemlinearitásai miatt keletkeznek. A mellékhullámú sugárzás valamilyen keveredés során keletkezik például az adójel előállítása során. Elképzelhető más forrásból származó parazita sugárzás is, például egy erősítőfokozat gerjedése miatt.

A mellékhullámú sugárzás mérése a rádióamatőr számára általában nem egyszerű feladat, mert speciális műszereket igényel. A leginkább nagy felső méréshatárú spektrumanalizátorok alkalmasak erre a célra. A jobban felszerelt, amatőr készülékek javítására berendezkedett szervizekben általában találhatók ilyen műszerek, de néhány amatőr is rendelkezik saját spektrumanalizátorral. Hozzájuk is fordulhatunk segítségért.

A zavarások megszüntetése

Az adóban keletkező felharmonikusok és a mellékhullámú zavarjelek elnyomhatók az adó kimenetére kapcsolt aluláteresztő szűrő segítségével.


1. ábra: Ötödfokú aluláteresztő szűrő

Alapvetően ilyen szűrőket könnyen készíthetünk házilag is, de ha nagyon nagy zárósávi csillapítást kell magasabb frekvenciákon elérni ilyen aluláteresztő szűrőkkel, a tervezés már bonyolultabb lehet.

A kereskedelmi forgalomban is elérhetők gyári aluláteresztő szűrők, amelyeket kifejezetten rövidhullámú adókhoz terveztek. Ezek 30 MHz alatti frekvenciákon minimális csillapítással rendelkeznek, 30 MHz felett pedig jelentősen vágnak. A 2m-es és a 70 cm-es sávra is kaphatók szűrők, értelemszerűen nagyobb határfrekvenciával. A határfrekvenciát a teljesítmény 3 dB-es csökkenéséhez tartozó frekvenciaként adják meg.


2. ábra: Aluláteresztő szűrő frekvenciamenete
A: fg = 30 MHz, B: fg = 150 MHz

Az ilyen aluláteresztő szűrők hatásosak a felharmonikusok elnyomása szempontjából. A mellékhullámú sugárzás elnyomása azonban nehezebb feladat, mert ezen sugárzások frekvenciája a hasznos sávba eshet, vagyis a legnagyobb használni kívánt frekvenciasávnál kisebb frekvenciákra, az aluláteresztő szűrő áteresztősávjába eshetnek. Ebben az esetben az aluláteresztő szűrő nem segít. Ha a zavaró jel frekvenciája állandó, nem változik az oszcillátorok elhangolásával, akkor az adóban megfelelő helyekre beiktatott sávzáró szűrőkkel vagy rezgőkörökkel a probléma orvosolható.

Ha nem ez a helyzet, akkor csak az áramköri felépítés módosításával szüntethető meg a probléma. Erre az esetre nincs általános recept, gyakran csak a kísérletezés és mérés segít.

Vizsgakérdések: TK501 és TK502

Vezetett és sugárzott zavarok

Zavaró befolyásolás akkor léphet fel, ha az adókészülék erős jele a környezetében levő tévé- vagy rádiókészülékek erősítőfokozataiba jut, és ott túlvezérlést vagy szabályozójelek zavarását váltja ki. Ezek a befolyások alapvetően csak a vevőoldalon küszöbölhetőek ki, ha az adóteljesítményt nem akarjuk csökkenteni.

A zavaró rádiófrekvenciás teljesítmény vezetett vagy sugárzott módon juthat a vevőbe. Vezetett esetről beszélünk, ha a zavaró jel vezetékeken vagy kábeleken jut a zavart készülékbe. Például antennán, antennakábelen, vagy a zavart készüléket más készülékkel összekötő kábelen, hosszú hangszórókábelen keresztül juthat zavaró jel a zavart készülékbe. A sugárzott zavarásnál a nagyfrekvenciás zavaró jel a nem megfelelően árnyékolt készülékházon keresztül jut közvetlenül az elektronikához.


3. ábra: A: Vezetett zavar, B: Sugárzott zavar

A zavar megszüntetéséhez először a zavart készülékben kell megvizsgálni, hogy a zavar vezetett vagy sugárzott módon éri-e. A vezetett zavarok viszonylag egyszerűen megszüntethetők megfelelő külső szűrők beiktatásával. A sugárzott zavarok azonban csak árnyékolással szüntethetők meg.

A zavart elektronikába a túlvezérlés helyén való beavatkozás is segíthet; ilyen beavatkozás azonban inkább csak a saját készülékeinkben javasolt, idegen készülékeknél nem.

Ha a vezetett zavar helye egyértelműen ismert, először zavarszűrők beiktatásával kísérletezhetünk.

Vezetett zavar az antennakábelen

Ha egyértelmű, hogy a zavarok az antennakábelen keresztül jutnak a zavart készülékbe, először azt kell ellenőrizni, hogy az antenna és a zavart vevő (TV) között van-e antenna-előerősítő.

Gyakran előfordul, hogy régebbi előerősítők olyan széles sávúak, hogy az amatőr adó jelét is erősítik, és emiatt lép fel túlvezérlés. Ebben az esetben az előerősítő elé kell egy szűrőt kapcsolni, vagy az erősítőt egy szelektív típusra cserélni. Ha nincs erősítő, a szűrőt közvetlenül a készülék antennabemenetére kell kötni.

A szűrők beiktatásával kapcsolatban meg kell vizsgálni, hogy a zavarás az adási frekvencia alatt vagy afölött jelentkezik. Ha például a rövidhullámú forgalmazás során zavar lép fel a középhullámú rádióvételben, akkor egy aluláteresztő szűrővel lehet elérni, hogy az alacsonyabban fekvő középhullámú tartományt (kb. 500 kHz...1.6 MHz) csillapítás nélkül átengedje, míg a rövidhullámú tartományt kb. 3 és 30 MHz között blokkolja.


4. ábra: Választás: aluláteresztő, felüláteresztő és sávzáró szűrő

Ha a zavart vevőkészülék az URH- vagy a deciméteres tartományban üzemel, egy felüláteresztő szűrővel elnyomható a 40 MHz alatti frekvenciasáv. Ezáltal a rövidhullámú adó zavarása megszűnik.

Ha a zavarok a 2 m-es vagy 70 cm-es sávú adások hatására lépnek fel, akkor az adási frekvenciasávokra hangolt sávzáró szűrőkkel érhetjük el a legjobb hatást.

A könyv második részének 20. leckéjében (20-5. ábra) részletesen ismertetjük egy ilyen sávzáró szűrőnek a tervezését és elkészítését.

Zavarás a tápkábelen keresztül

Ha a zavar nem az antennakábelen, hanem például az áramellátási rendszer vezetékei révén történik (pl. ugyanabban a házban, ahol az adó üzemel), az adót tápláló vezetékbe egy szélessávú hálózati zavarszűrőt kell beiktatni. Hasonló szűrőt a zavart készülék tápellátásába is beiktathatunk.


5. ábra: Szélessávú hálózati fojtóáramkör és az áteresztősávja

Ilyen, különböző áramerősségre méretezett szűrők a kereskedelmi forgalomban kaphatók, házilagos előállításuk általában nem kifizetődő (figyelembe kell venni a vonatkozó szabványokat is).

A hangsugárzók kábelein keresztül is történhet zavarás. Ebben az esetben minden vezetékbe aluláteresztő szűrőt kell iktatni. Ezek a szűrők a hangfrekvenciát kb. 100 kHz-ig zavartalanul átengedik, a nagyfrekvenciás jeleket azonban blokkolják. A következő ábrán látható vázlat további lehetőségeket mutat be.


6. ábra: Zavaró hatások megszüntetése hangsugárzók vezetékein

Ezek a szűrők vasmagos tekercseket és kondenzátorokat tartalmazó aluláteresztők (A ábra). Néha egyszerűbb megoldások is segíthetni. A hangszóróvezetéket néhányszor egy ferritgyűrűn körbetekerjük (B ábra), vagy a vezeték egy részét egy ferritrúdra tekerjük (C ábra).

Ha a külső hangsugárzók helyett fejhallgatóval kipróbálva sem szűnnek meg a zavarok, a következő lépésben azt kell ellenőrizni, hogy a CD-lejátszó vagy a magnó, esetleg egy mikrofon használata során lépnek fel a zavarok. A hangfrekvenciás kábelek árnyékolása gyakran nem megfelelő nagyfrekvenciás szempontból. A különböző készülékek egyesével való összekötése során lokalizálható a zavarjel fellépésének a helye.


7. ábra: Zavarszűrők kapcsolási rajza

Zavarszűrők beiktatásával vagy nagyfrekvenciás fojtóknak közvetlenül a bemenő csatlakozókra helyezésével meg kell próbálni a bejutott nagyfrekvenciás zavarjel elvezetését. A szavarszűről lehetnek aluláteresztő szűrők, amelyek a hangfrekvenciát átengedik, a nagyfrekvenciát rövidre zárják (A ábra). Nagyimpedanciás hangfrekvenciás bemeneten egy RC-tagot is köthetünk a bemenetre (B ábra).

TK500 Vizsgakérdés

Közvetlen zavarsugárzás

Ha az összes hozzávezetés megszüntetése és a hálózat szűrése után is fennmarad a zavarás, akkor közvetlen besugárzás okozza a zavart. Ez különösen azokban az esetekben jellemző, amelyekben nagy kimenőteljesíményt és nagy nyereségű irányított antennát használ az amatőr.

Biztonsági követelmények

Nem csak a hivatásosok rádióira és antennáira, hanem az amatőrállomásra is vonatkoznak bizonyos biztonsági előírások azért, hogy se embereket, se állatokat ne veszélyeztessenek. Az emberek, állatok és vagyontárgyak védelmében a nemzeti elektrotechnikai szervezetek (Németországban a VDE) előírásokat dolgoznak ki. Az 1000 V-nál kisebb hálózati váltakozó feszültséggel vagy 1500 V-nál kisebb egyenfeszültséggel működő elektromos eszközökre (pl. adó-vevőkre) a VDE 0100 (MSZ 2364, DIN 57100 néven is) előírásai vonatkoznak. Mivel egy amatőr maga is elkészíteti a berendezéseit, ezért szükséges ezen előírások ismerete és betartása.

Érintésvédelem

Közvetlen érintés lép fel, ha valamely testrész egy feszültség alatt levő vezetőhöz hozzáér. Ezt megakadályozandó, a feszültség alatt levő részeket tökéletesen szigetelni kell. Közvetett érintésről beszélünk, ha egy készülék üzemszerűen feszültségmentes vezető része szigetelési hiba miatt feszültség alá kerül, és ezt érinti meg valaki. Ilyen hiba pl. akkor fordulhat elő, ha feszültség alatt levő vezető hozzáér a készülék fémházához. Az elektromos berendezésekben a közvetlen és a közvetett érintés ellen is intézkedni kell.


8. ábra: Különféle európai szabványok szerinti védőérintkezős csatlakozók

Az itt leírt szabványok Németországra érvényesek. Más európai országokban, és különösen az Egyesült Államokban vagy Japánban más szabványok lehetnek érvényben. A készülékeknek azonban a német szabványnak kell megfelelniük.

Az antenna földelése

Az épületen kívül telepített antennának és tartozékainak minden vezetőképes részét össze kell kötni a földelővel.

A földelés elhagyható szobaantennák, készülékbe épített antennák, a tetőhéjazat alatt elhelyezett antennák és ún. ablakantennák esetében. Ablakantenna alatt értjük az olyan antennákat, amelyeknek a legmagasabb pontja legalább 2 m-el a tetőgerinc alatt van, és az épülettől legtávolabb eső pontja lefeljebb 1.5 m-re van a ház falától.

Az antennák földelésére alapföldelők, földbe fektetett és galvanikusan összekötött fémes csőrendszerek, villámvédelmi földelők, acél szerkezeti elemek és speciálisan az antenna számára létesített földelők használhatók. Utóbbira példák: sugarasan elhelyezett szalagföldelő, legalább 5 m-es sugárral, legalább 20 m-es szaladföldelő, vagy két függőleges, 3 m hosszú, horganyzott rúdföldelő egymástól kb. 3 m-es távolságban.

Az épületben fútó földelővezetőt legfeljebb 1 m-re szabad az épülettől eltávolítani. A földelővezetőket a lehető legrövidebb nyomvonalon, a földelőre lehetőleg merőlegesen kell vezetni; lehetőleg feltűnően megjelölve vagy műanyagcsőbe helyezve. Ebben a csőben azonban más vezetőt nem szabad vezetni. Fa felületeken távtartó nélküli kiépítés engedélyezett. Az antenna tápkábeléhez hasonlóan a földelővezetőt sem szabad olyan helyiségekben vezetni, ahol gyúlékony anyagokat tárolnak (pl. szalmát).

Földelővezetőnek használhatjuk a villámvédelmi vezetőt, fémcsöveket és fém szerkezeti részeket, ha azok jó vezetővel csatlakoznak a földelőhöz. Ha például az otthoni vízcsövet használjuk földelővezetőnek és a vízvezeték-hálózat a földelő, akkor meg kell győződnünk róla, hogy a vízvezeték minden része elektromosan vezető és galvanikusan össze van kötve a külső csőhálózattal is. Nem lehetnek pl. műanyagból készült kötések a rendszerben, és a vízórát is megfelelő vezetővel áthidaltuk.

Az elektromos hálózat nullvezetőjét (N-vezeték) és védővezetőjét (PE-vezeték), továbbá elektromos berendezések fémcsöveit tilos földelővezetőnek használni.

Villámvédelem

Az antennákat le kell földelni - de vajon ez elegendő? Évente körülbelül egymillió villámcsapást regisztrálnak Németország területén. Bár ennek csak egy kis része csap épületekbe, mégis évente több, mint 30000 káresetet jelentenek be Németországban, a kárérték akár a millió eurós nagyságrendet is elérheti. A villámcsapás közvetett hatása miatt bekövetkező károk az utóbbi években megsokszorozódtak az elektronikus eszközök és a számítógépek számának növekedésével.


11. ábra: Külső villámvédelem

Vizsgakérdés TL500

Vizsgakérdések

TK500 Milyen módszerekkel szüntethető meg a zavarás, ami úgy jeletkezik, hogy az Ön rövidhullámú SSB-adójának a jele hallható a szomszéd rádiós Hi-Fi-jének a hangsugárzóiban, függetlenül attól, hogy melyik állomásra van hangolva a Hi-Fi berendezés? a) A zavart rádiófrekvenciákra hangolt zárókörök és/vagy rádiófrekvenciás leválasztó transzformátor beépítésével. b) A Hi-Fi-berendezés vevőbemenetének hidegítésével, fojtózásával és árnyékolásával. c) A zavart rádiófrekvenciákra hangolt zárókörök és a hálózati táplálás szűrésével, fojtózásával. d) A Hi-Fi-berendezés egyes komponensei (lemezjátszó, magnó és/vagy a hangsugárzók) közötti összeköttetések hidegítése, fojtózása, árnyékolása révén.

TK501 Milyen szűrőt kell az adó-vevő kimenetére kapcsolni a felharmonikusok elnyomása céljából? a) Aluláteresztő szűrőt b) Felüláteresztő szűrőt c) CW-szűrőt d) Hangfrekvenciás szűrőt

TK502 Mivel lehet a "harmonikus" nagyfrekvenciás zavarokat csökkenteni? a) Felharmonikus szűrővel b) Szomszédoscatornás szűrővel c) KF-szűrővel d) Hangfrekvenciás szűrővel

TK503 Melyik alkatrész (egység) csökkenti egy vevőbemenet túlvezérlését? a) Csillapító b) KF-szűrő c) Zajzár d) Oszcillátor

TK504 Hogyan kerüli el az adókészüléke hangolása közben más állomások zavarását? a) Műterhelést használok. b) A hangolást ún. ISM (ipari, tudományos, orvosi) frekvenciatartományban végzem c) Csak fél teljesítménnyel adok d) Megpróbálom a felesleges modulációt csökkenteni

TL500 Milyen feltételek mellett szabad egy antennaárbócot egy külső villámvédelemmel rendelkező ház tetejére szerelni? a) Ha az összekötő vezeték megfelelően el van szigetelve a villámhárítótól. b) Ha a villámvédelmi levezető kívül, az épület falán van c) Az érvényes előírások alapján mindig saját villámvédelmet kell telepíteni az amatőr antennájához. d) Ha a meglevő villámvédelem megfelel a szabványnak, és az árbócot a legrövidebb úton ezzel szakszerűen összekötik.

TL501 Milyen feltételek mellett szabad egy antennaárbócot egy külső villámvédelemmel rendelkező ház tetejére szerelni? a) Ha a meglevő villámvédelem megfelel a szabványnak, és az árbócot a legrövidebb úton ezzel szakszerűen összekötik. b) Az érvényes előírások alapján az amatőrantenna árbócát össze kell kötni az épület villámvédelmével. c) Az érvényes előírások alapján mindig saját villámvédelmet kell telepíteni az amatőr antennájához. d) A feltétel az, hogy az összekötő vezeték keresztmetszete kicsi legyen.

TL502 Milyen feltételek mellett lehet az alapföldelőt villámvédelmi földelőként használni?

a) Minden szabályosan telepített alapföldelőt lehet használni, ha a villámhárító vezetője az egyenpotenciálra hozó sínre külön van bevezetve. b) Az érvényes előírások alapján mindig saját villámvédelmet, vagyis saját alapföldelőt is kell telepíteni az amatőr antennájához. c) A földelővezető hossza nem lépheti túl a biztonsági előírásokban rögzített maximális vezetékhosszat. d) Az alapföldelő kiterjedése legyen nagyobb, vagy legalább akkora, mint az antenna.

TL503 Milyen biztonsági intézkedésekre van szükség az atmoszférikus túlfeszültségek és a koaxkábelen fellépő potenciálkülönbségek elkerülésére egy koaxiális antennakábel esetén? a) A koaxkábel külső vezetőjét (árnyékolását) egy potenciálkiegyenlítő vezeték segítségével földelni kell. b) Az előírások alapján a koaxkábelre túlfeszültség-levezetőt kell telepíteni. c) Az antennaoszlop földelésén túl más intézkedés nem szükséges. d) A kábelnek megfelelő árnyékolási tulajdonságokkal kell rendelkeznie, és jól kell szigetelnie.

TL504 Ellenőriznie kell-e a személyek védelmével kapcsolatos határértékek betartását a rádióamatőrnek, ha helyhez kötött állomásán F3E adásmódot, 6 W adóteljesítményt és 15 elemes Yagi-antennát (13 dB nyereség) használ a 2 m-es amatőrsávban? a) Igen, kötelező a határértékek betartását ellenőriznie. b) Nem, a személyek védelmét elektromágneses mezőben csak 10 W EIRP kisugárzott teljesítmény felett kell ellenőriznie az amatőrnek. c) Nem, de a szívritmusszabályozókkal kapcsolatos határértéket be kell tartania. d) Nem, mert F3E adásmóddal, ha az adási idő 6 percnél kevesebb óránként, a személyek védelmére vonatkozó hatást a rádióamatőr elhanyagolhatja.

A helyes megoldások a [13] függelékben találhatóak.


Creative Commons License © http://tankonyv.ham.hu, utolsó módosítás: 2006.06.12. 12:54
Eredeti mű: © Eckart Moltrecht DJ4UF, http://www.amateurfunkpruefung.de