Pieni opas lyhytaaltokuunteluun
© Jukka Kinkamo

1. Johdanto lyhytaaltovastaanottoon

Lyhytaaltovastaanotossa pyritään normaalisti vastaanottamaan taajuusalueen 3...30 MHz radioaaltoja ionosfääriheijastuksen kautta. Puhutaan ns. avaruusaallosta, joka etenee lähetinantennista vastaanottoantenniin yhden tai useamman ilmakehän yläosissa sijaitsevan ionosfääriksi kutsutun kerroksen kautta tapahtuvan hypyn (engl. skip) avulla. Yhdellä hypyllä voidaan saavuttaa jopa 4500 km etäisyys, mutta pääsääntöisesti yli 2000 km yhteydet edellyttävät useamman hypyn etenemistä. Tällä tavoin on mahdollista saada aikaan radioyhteys maapallon toiselle puolelle.

Lyhytaaltovastaanotto on erittäin arka ionosfäärin tilan muutoksille, joten paikalliset signaalivoimakkuuden vaihtelut ovat erittäin suuria. Voidaankin sanoa, että lyhytaalloilla signaalivoimakkuus on jatkuvasti pienessä (tai suuremmassa) muutosliikkeessä. Näin ollen sen kompensoimiseksi on tehtävä kaikki mahdollinen, jotta voitaisiin taata riittävä vastaanotetun signaalin taso miellyttävää radiovastanottoa varten.

2. Antenni, antennipiiri sekä maadoitus

Lyhytaaltovastaanotossa, kuten kaikessa radiovastaanotossa, antenni on ehkä kaikkein oleellisin osa vastaanottoaseman kokoonpanossa. Antennin tehtävänä on siepata ympäröivästä avaruudesta radioaaltoja l. sähkömagneettisia värähtelyjä ja muuntaa ne sähkövirraksi ja -jännitteeksi. Antenni on yleensä ainakin lähetinkäytössä resonanssissa, jolloin sen syöttöpisteessä ajatellaan tietyllä resonanssitaajudella esiintyvän puhtaasti resistiivinen impedanssi nk. säteilyvastus. (Kuva 2.1)

Antenni kykenee syöttämään maksimitehon vastaanottimen antennipiirin, jos sen sekä antennin syöttöimpedanssi (säteilyvastus ellei häviöitä huomioida ja kyseessä on resonanssissa oleva antenni) ovat samansuuruiset. Käytännössä antennipiirissä on häviöitä, jolloin antennipiirissä kulkeva virta pienenee ja samalla vastaanottimen sisäänmenossa vaikuttava jännite pienenee. (Kuva 2.2)

Koska antennipiirissä maa on aina toisena komponenttina, on maahäviöiden eliminointi tai ainakin minimointi ehdottoman tärkeätä. Maa voidaan korvata ns. vastapainolla (engl. counterpoise), mutta jokaisessa antennipiirissä sen on jossain muodossa oltava. Oheisiin kuviin on piirretty antennipiirin virrat ja jännitteet kuten tasavirralla ja -jännitteellä asia olisi. Radiotekniikassa kuitenkin antennipiirissä olevat virrat ja jännitteet ovat aina vaihtosuureita.

Radion maadoitus voi tapahtua kapasitiivisesti, kuten esimerkiksi matkaradioissa, jolloin radion rungon ja maan välinen kapasitanssi johtaa antennipiirin virran maahan. Mikäli radiossa on erillinen maadoitusliitin, se kannattaa johdottaa mahdollisimman lyhyellä ja suuripoikkipintaisella johtimella maahan. Kytkentä maapotentiaaliin voi tapahtua joko erillisen maadoituselektrodin l. maahan työnnetyn metalliputken tai piikin avulla tai kytkemällä radion maadoitusliitin riittävän suureen maapotentiaalissa olevaan metallikappaleeseen, kuten esimerkiksi kupari tai rautaputkituksiin liitetty vesikeskuslämmityspattteri tai kupariputkitettu vesijohto.

Itse antenni voi yksinkertaisimmillaan olla joko matkaradion oma teleskooppimallinen piiska-antenni tai esimerkiksi 10...50 m lankaa asennettuna puiden oksille - paras tulos saavutetaan, mikäli lanka olisi ripustettu eristinten varaan,eikä lojuisi märällä oksalla. Ulkoantennia ei saa missään nimessä vetää lähelle sähkölinjoja eikä se saa muodostaa risteämää sähkölinjan kanssa. Antennin sijoituksessa on lisäksi huomioitava, että se ei saa sijaita lähellä häiriölähteitä. Antennin kytkennässä vastaanottimeen on huomioitava, että mikäli radiossa on erillinen ulkoantenniliitin, voidaan antenni kytkeä siihen suoraan tai kytkentälinkin avulla. linkki muodostuu 1...5 kierroksesta kuparilankaa. (Kuva 2.3)

Käytettäessä radiota, jossa ei ole erillistä ulkoantenniliitintä, voidaan ulkoantenni kytkeä radion omaan teleskooppiseen piiska-antenniin joko suoraan tai mainitunlaisen kytkentälinkin avulla. Toisaalta ulkoantennilanka voidaan kelata esimerkiksi 1...5 kierroksen suurihalkaisijaiseksi kelaksi, jonka sisään radio voidaan sijoittaa. Kuvatuilla keinoilla rajoitetaan radion antennipiirin sisäänmenoon syötettävää tehoa, jolloin häiriöitä aiheuttavaa yliohjautumisvaaraa pyritään pienentämään. Kytkettäessä antenni suoraan matkaradion piiska-antenniin, yliohjataan mitä suurimmalla todennäköisyydellä radiovastaanottimen suurtaajuusvahvistin sekä välitaajuusasteet. Tämä väistämättä aiheuttaa häiriöitä vastaanottoon ja pienentää SNR arvoa (ks. alla).

3. Häiriöt ja niiden minimoiminen

Koska lyhytaaltovastaanotto on mahdollista nimenomaan ionosfääristä tapahtuvan heijastuksen l. avaruusaallon kautta, on jo itsessään jatkuvassa muutosliikkeessä oleva ionosfääri yhteyden laatuun vaikuttavista tekijöistä merkittävimpiä. Ainoastaan vastaanottopään paikalliset häiriöt saattavat ylittää häiritsevyydessään ionosfäärin aiheuttamat häiriöt. Paikallisia häiriöitä ovat mm. ukonilman aiheuttamat kipinähäiriöt (engl. static) sekä ihmisen toiminnasta aiheutuvat häiriöt (engl. man made noise), jotka ovat nimenomaan keskeisessä asemassa harjoitettaessa lyhytaaltovastaanottoa taajamaolosuhteissa. Esimerkkejä viimemainituista ovat mm. sähkömoottorikäytöt, voimalinjat ja muuntoasemat, tietokoneet ym. digitaalielektroniikan laitteet sekä polttomoottoreiden sähkösytytysjärjestelmät. Yleensäkin kaikki sähkölaitteet muodostavat potentiaalisen häiriölähteen lyhytaaltovastaanotolle.

Häiriöitä voidaan minimoida muuttamalla antenniratkaisua esimerkiksi käyttämällä ulkoantennia ja tuomalla signaali sisään rakennukseen käyttämällä suojattua kaapelia (koaksiaalikaapeli) tai suuntaamalla antenni (teleskooppipiiska tai ulkoantenni) toisaalle. Samoin vastaanottimen siirtäminen toiseen paikkaan etäämmälle häiriölähteestä auttaa useinkin. Useinkaan ei kannata välttämättä käyttää tehokkainta mahdollista antennia - esimerkiksi pisintä mahdollista lanka-antennia, joka tontille mahtuu - vaan tyytyä pienempään. Pienemmällä antennilla sen sieppaama häiriötaso on myös pienempi - samoin kuin hyötysignaalikin pienenee - mutta todennäköisesti vähemmän kuin häiriösignaali. Tässä kannattaa huomata, että yleensä lyhytaaltovastaanotossa signaali tulee ylhäältä ts. se on avaruusaalto ja häiriöt tulevat useinkin maanpinnan suunnassa esimerkiksi naapuritontilta.

Häiriöiden yhteydessä puhutaan ns. signaalikohina suhteesta (engl. Signal to Noise Ratio, SNR), jolla kuvataan nimensä mukaisesti hyötysignaalin ja häiriöiden l. kohinan suhdetta. Kuta vähemmän kohinaa l. häiriöitä antennipiiriin syötetään, sen parempi (suurempi) SNR arvo on. Vastaavasti, mikäli hyötysignaalin voimakkuutta saadaan kasvatettua, paranee SNR arvo. Mikäli esimerkiksi antennin uudelleen suuntaaminen tai sijoittaminen toiseen paikkaan parantaa vastaanottoa, on SNR arvo l. signaalikohinasuhde parantunut.

Paikallisia häiriöitä voi myös eliminoida maadoittamalla radion runko edellä kuvatulla tavalla. Mikäli radiosta ei löydy maadoitusliitintä, voi sen korvata kapasitiivisella kytkennällä maadoituslankaan laittamalla lankaa parin kierroksen vyyhdelle radion alle ja kytkemällä langan toinen pää esimerkiksi vesikeskuslämmityspatteriin. Toisaalta joissain tapauksissa voi häiriöitä tulla radiovastaanottoon myös maalangan kautta, kuten esimerkiksi jos maadoituslanka olisi kytketty sähkölämmityspatteriin, jonka senkin runko on luonnolisesti maadoitettu. Tällöin termostaatti ja mahdollinen säätöelektroniikka aiheuttaa häiriöitä radiovastaanottoon. Tässä tapauksessa saattaa apu löytyä vastapainosta, jollaisena voi toimia esimerkiksi lattialle vedetty kuparilangan pätkä (2...3 m) tai vaikkapa rautaheteka. (Kuva 2.5)

Myös taajuusalueen valinnalla on merkitystä, sillä (paikalliset) häiriöt eivät välttämättä ole yhtä voimakkaita joka puolella lyhytaaltoaluetta. Samoin paikallinen häiriötaso on riippuvainen vuorokauden- ja vuodenajasta. Etenkin vuotavat sähkölinjojen eristimet aiheuttavat häiriöitä, joiden voimakkuus on suuresti riippuvainen vuorokaudenajasta (verkon kuormitusvaihtelut) sekä vuodenajasta (kosteus ja lämpötila).

4. Laitteistovaatimukset

Useimmista matkaradioista löytyy lyhytaaltoalue (3MHz...30 MHz), vaikkakaan ei yhtenäisenä. Toisaalta aivan uusi suuntaus on, että lyhytaaltoalue puuttuu halvimmista matkaradioista, mutta lähes kaikissa keskihintaisissa 1970- ja 1980 lukujen matkaradioissa se on. Näillä radioilla pääsee jo melko mukavastikin alkuun, mutta todelliseen lyhytaaltokuunteluun vaaditaan useimmiten jo kalliimman luokan matkaradio tai jopa ns. liikennevastaanotin (engl. communications receiver), jolla jo kykenee kuuntelemaan lähes kaikissa olosuhteissa radiolähetyksiä toiselta puolen maapalloa, mikäli käytössä on tehokas ulkoantenni. Kuitenkin vastaanotossa tärkein elementti on yhä antenni, joten halvemmallakin radiolla pärjää, mikäli antenniratkaisu on hyvä ja omaa riittävät perustiedot ja -taidot.

Ulkoantenni ei ole välttämätön, mutta mikäli se rakennetaan, on mahdollista kuunnella radiolähetyksiä jopa toiselta puolelta maapalloa. On vain huolehdittava tehokkaan ulkoantennin oikeasta kytkennästä radiovastaanottimen antennisisäänmenopiiriin. Liian suuri signaalitaso antennisisäänmenossa aiheuttaa suurtaajuusvahvistimen sekä välitaajuusasteiden yliohjautumista, joka puolestaan ilmenee esierkiski siten, että pohjakohinataso lisääntyy, interferenssivihellykset alkavat vaivata sekä radiosta alkaa kuulua asemia, jotka eivät tosiasiassa sijaitse kyseisellä kohtaa taajuusasteikkoa, vaan ovat ei-toivottuja sekoitustuloksia. Useinkin esimerkiksi MUF-arvon pudottua saattaa sen yläpuolella kuulua e.m. interferenssiääniä sekä lähetteitä, tosin vaimeasti mutta häiritsevästi, kun radion annetaan yliohjautua liian suurella signaalitasolla.

5. Radioasemia, joita lyhyillä aalloilla voi kuulla

Kaikkein edullisimilla l. kannettavilla transistorimatkaradioilla voi kuulla ulkomaisia yleisradioasemia ja ehkä joitain voimakkaimpia lähelllä sijaitsevia hyötyliikenneasemia. Kuitenkin näistä radioista puuttuvan ns. beat oskillaatorin l. sivuäänioskillaattorin vuoksi ei esimerkiksi SSB (engl. Single Side Band) l. yksisivukaista puhelähetteen vastaanotto ole mahdollista. SSB lähetelaji on yleisesti käytössä hyötyliikenneasemilla puheella. Samoin soinnuttoman sähkötyksen vastaanotto on hivenen työlästä johtuen mainitusta beat oskillaattorin puutteesta sekä vastaanottimen suurehkosta kaistanleveydestä sekä kehnohkosta selektiivisyydestä. Mutta sensijaan yleisradiolähetteitä voi aivan mainiosti kuunnella radion omalla antennilla yleensä kaikkialta Euroopasta ja lähialueilta. Ulkoantennilla, kuten jo aiemmin todettiinkin, kasvaa yhteysetäisyys jo useisiin tuhansiin kilometreihin tai jopa toiselle puolelle maapalloa.

Haluttaessa kuunnella esimerkiksi hyötyliikenneasemia, kuten mannertenvälisen pitkänmatkan lentoliikenteen maa-asemian ja lentokoneiden työskentelyä, rannikkoradioasemia tai vaikkapa radioamatöörejä (joka ei ole hyötyliikennettä, vaan harrasteliikennettä), on kalliimman luokan matkaradion hankinta väistämättä edessä. Näissä radioissa on vaadittava beat oskillaattori ja näin ollen ne kykenevät SSB vastaanottoon. Toisaalta astetta parempi, ehkä harrasteradioiden huippua edustava, on jo varsinainen liikennevastaanotin, jolla yleensä voi kattaa aukottomasti koko lyhytaaltoalueen sekä myös pitkä- ja keskipitkäaaltoalueet.

Vaikka vastaanottimia on tarjolla useassa eri suorituskyky- ja hintaluokassa, ehkä kaikkein tärkein on nimenomaan antenni sekä kuuntelijan kokemus ja taidot. Mainituilla seikoilla saadaan varmastikin kuitattua se etumatka, jonka kalliimman luokan vastaanotin tarjoaa, ellei sitä osata kunnolla käyttää.