RADIOLAITTEIDEN TAAJUUSNÄYTÖT



31.5.2012

Radioharrastukseni reilun 40 vuoden aikana olen ollut tekemisissä vastaanottimien erilaisten taajuusnäyttöjen kanssa alkaen katkenneitten
asteikkonarujen korjaamisesta 1960-luvulla, rakentaen kidekalibraattoreita 1970-luvulla, rakentaen monia malleja taajuuslaskimia vastaanottimien
näytöiksi 1970-ja 1980-luvuilla, tutkien ja korjaten vanhoja filmiasteikkomekanismeja 1990-luvulla päätyen sitten tällä vuosituhannella SDR-laitteisiin
ja jälleen korjaamaan asteikkonaruja kun innostus vanhoihin putkiradioihin iski.

Näkökulma radiolaitteissa on minulla näköjään pysynyt DX-kuuntelijan tarpeissa ja kiinnostuksesssa nimenomaan vastaanottimiin ja niiden tekniseen
toteutukseen vaikkakin 1990 -luvulta asti radioamatöörikin olen ollut en ole saanut itseäni 15 vuodessa ollenkaan pahemmin kiinnostumaan lähettimistä....

Tarkoitukseni on tällä sivulla esitellä kuvin ja sanoin erilaisia mekanismeja ja tekniikan kehitystä radiolaitteiden taajuusnäytöissä.
Materiaalia on aluksi vähän, mutta eiköhän sitä kerry kun aikaa kuluu ja jos innostusta minulla riittää...
Taajuusnäyttöjen tarkkuuden tarve on tietysti kasvanut koko radiotekniikan historian aikana. Alussa niin käytetyt lähetelajit kuin asemien määrä eivät
edellyttäneet mitään suurta tarkkuutta ja sitä alkuaikojen tekniikalla ei olisi voinut saavuttaakaan.
Mekaanisen asteikkomekanismin pelkkä mekaaninen toteutus toki olisi ollut mahdollista tehdä hyvinkin tarkaksi - eri asia onkin olisiko sitä saatu
sähköisesti stabiiliksi alkuaikojen supervastaanottimilla. Suoralla vastaanottimella tämä olisi ollut mahdollista mikäli kantoaallon tarkka sijainti
olisi saatu määriteltyä. Olihan nimittäin tehty erilaisia kellokoneistoja yms. jo pitkään joten varmastikaan jousikuormitteinen ratasvälitys
säätökondensaattorin ja asteikon välillä ei olisi ollut ongelma jo radion keksimisen aikoihin.



Kuvassa tuntemattomasta radiolaitteesta irroitettu asteikkovälitys jossa useita jousikuormitteisia hammasrattaita

Lähes radiotekniikan alusta lähtien käyttötarve ja hinta ovat vaikuttaneet siihen minkälaisia ratkaisuja radiolaitteiden taajuusnäytöissä on käytetty.
Tavalliseen yleisradiovastaanottoon käytettiin alussa suoraan viritysnuppeihin tehtyjä asteikkoja. Sittemmin siirryttiin supervastaanottimen käyttöön tulon
tapahduttua käyttämään taajuus - tai alkuun aika pitkään - aallonpituusmerkintöjen rinnalla radioasemien sijaintipaikkoja.
Tämä jatkui yleisradiovastaanottimissa digitaalinäyttöjen käyttöön tuloon asti. Ja nykyisissä RDS-laitteessa jälleen näkyy asema sitten aseman nimenäkin.



Saba 446WLK vastaanottimen asteikko. Vastaanotin on vuodelta 1937. Huomaa, että jo tuolloin oli taajuudet kilohertseinä Saksassa - täällä vielä pitkään metreinä



Saman vastaanottimen taajuudensäädön mekanismia

Liikenneradiolaitteissa tilanne oli toinen ja varsin aikaisessa vaiheessa syntyi tarve saada radio tarkasti oikealle taajuudelle.

USA:ssa valmistettiin harrastelijamarkkinoillekin varsin hyvällä taajuusnäytöllä varustettuja vastaanottimia jo 1930-luvulla. Vastaanotinta RME-69 alettiin
valmistamaan 1935. Seuraavan kuvan yksilön valmistusvuosi on 1938 ja sen asteikko pähittää 1960-luvun Trio 9R-59DS:n mennen tullen ja myös viritynnupin tuntuma
on erinomainen.



Muita amerikkalaisia vastaanottimia joita oli käytössä II Maailmansodan aikana edustavat esimerkiksi RCA AR-88 ja National NC-100XA



Edellisen kuvan RCA AR-88 vastaanottimen asteikon tarkkuus ei ole huimaava vaikka laite on markkinoitu myös ammattikäyttöön. Seuraavana AR-88:n rataskoneisto



Seuraavan kuvan asteikko on National NC-100XA:n. Sen klooni oli Suomessa valmistettu VRLK. Myös sen asteikkomekanismi on ajalle ominainen siinä mielessä,
että viritysnupin asteikko ei näytä mitään varsinaista taajuutta vaan on ainoastaan apuasteikko jonka jako on taajuudesta riipuvainen.



1940-luvun kotimaista sotilastekniikkaa edustaa seuraavan kuvan VREH lähetinvastaanottimen vastaanottimen asteikkomekanismi.



Jousikuormitteinen kytkentä viritysnupin akselilta asteikkolevylle on yksinkertainen ja toimiva



Asteikko kytkeytyy hyvin yksinkertaisesti säätökonkalle. Heikko kohta on herkästi hajoava eristetty kytkykappale

Nykymittapuun mukaan kohtuullisen hyvään tarkkuuteen päästiin vasta kun vastaanotin tehtiin kaksoissuper-periaatteella ja varsinkin kun taajuusynteesi
tai sen "esiasteet" otettiin käyttöön. Viimeksi mainitulla tarkoitan esim. Racaleissa 50-luvun alusta käytettyä Wadleyn looppi-periaatetta.

Oleellista oli, että kun otettiin käyttöön erillinen VFO joka kattoi asteikollaan vain pienen osan koko laitteen käyttämästä taajuusalueesta niin sen
taajuuden säätö pystyttiin tekemään lineaariseksi riittävällä tarkkuudella.



Collins 51J-sarjan vastaanottimissa (esimmäiset v.1949) otettiin käyttöön bandirumpu ja VFO:n nupin akselilla oleva kiekko. Vastaanotin on permeabilitteettiviritteinen ja
taajuudensäätö saatiin kohtuullisen lineaariseksi. Rakenne on suhteellisen monimutkainen ja alabandien virityssuunta käänteinen ylempiin verrattuna

Aiemmissa asteikkojen toteutuksissa ennen edellä olleen Collinsin ja muiden vastaavien VFO:lla varustettujen vastaanottimien ilmestymistä markkinoille
esim. laajan taajuusalueen omaava vastaanotin oli sellainen, että taajuuden tarkkuus oli pienin taajuusalueen yläpäässä.
Tämä tekniikka jatkui pitkään harrastelijakäyttöön tehdyissä laitteissa. Näissä ryhdyttiin sitten käyttämään toisia säädettäviä virityspiirejä
pääasteikon ja virityspiirien rinnalla jolloin saatiin "aluelevitys". Esimerkkinä tästä vaikkapa DX-kuuntelijoiden hyvin tuntema Trio 9R-59DS







Trio 9R-59DS:n asteikkomekanismien naruvälitys. Ammattimaiseen käyttöön suunnitelluissa vastaanottimissa ei naruvälitystä yleensä ole käytetty ainakaan
viime sotien jälkeen taajuuden säädössä sen luistamisongelmien takia. Naruvälitystä on silti voitu käyttää säädöissä joiden asetus laitetaan kohdalleen
kuuntelemalla tai mittarin perusteella kuten etupiirien tai antennin virityksessä.
Myös luotettavuus jatkuvassa käytössä on naruvälitysten ongelma ja niinpä vanhempien yleisradiovastaanottimien tyypillisimpiä vikoja on katkennut asteikkonaru.

Harrastelijoille tai suurelle yleisölle suunnatuissa laitteissa esiintyi myös 1950-luvulta alkaen paljon laitteita joissa oli "levitettyjä lyhytaaltoalueita"
eli sarja em. aluelevitystekniikalla toteutettuja lyhytaaltobandeja jotka voitiin valita kytkimillä ja joiden asteikoilla päästiin kohtalaiseen tarkkuuteen.



Grundig Satellit Transistor 6000 "maailmanradion" useita asteikkoja. Vasemmalla em. lyhytaaltoalueita

Liikenneradiolaitteissa alettiin yleisesti käyttämään 1940-luvulta tavanomaisten asteikko-osoittimien ja kiekkomaisten asteikkojen lisäksi myös muita
tekniikoita. Mukaan kuvaan tulivat taajuuden näyttö mekaanisella laskurilla joka näyttää taajuuden suoraan numeroina ja filmiasteikot jotka viimeksi
mainitut olivat suosittuja erityisesti englantilaisissa laitteissa (esim. Plessey, Racal, Redifon).



Redifon R408 vastaanottimen filmiasteikko. Filmi näyttää olevan vähän vinossa. Kuva: Heinrich Busch



Plessey PR-1551 vastaanottimen filmiasteikko. Näissä kuten Racalinkin vastaanottimissa on osoitin säädettävissä "liukusäätimellä" kalibroinnin yhteydessä.



Filmikoneistoa saman laitteen sisäpuolelta katsottuna

Myös saksalaiset käyttivät laitteissa filmiasteikkoa kuten seuraavista kuvista voi nähdä:



Tässä kuvassa on Siemensin selektiivisestä tasomittarista irroitettu taajuuden säätöosa edestäpäin



Tässä näkyy filminpyörityskoneisto ja säätökonkka. Laitteen taajuusalue on ollut äänitaajuusalueelta 1600 kHz:iin

Mikäli liikennevastaanottimesta haluttiin käyttäjän kannalta mahdollisimman helppokäyttöinen niin kaikkien säädettävien virityspiirien säätömekaniikasta
laajan taajuusalueen omaavassa laitteessa tuli väkisinkin kohtalaisen monimutkainen ja varmasti kalliskin valmistaa.
Esimerkkinä tästä vaikkapa Collins 51J-sarja.

Amerikkalaisilla näytti olevan tiettyjä perinteitä asteikkomekanismien tekemisessä kun vielä 1960-luvun puolessa välissä markkinoille tullut
täysin transistoroitu National HRO 500 noudatti samoja tekniikoita asteikkorummussa kuin 1940 luvulla ja nupissa jo vuoden 1936 laitteissaan.
Hyvin samankaltainen oli perusperiaatteeltaan myös Collinsin vastaanottimien bandirumpu vaikkakin VFO:n osoitustapa oli erilainen.
Silti Collins suunnitteli R390-vastaanottimen jossa oli mekaaninen numeronäyttö jo 1949.



National HRO 500 VFO:on nupin reijistä näkyvät sisällä olevan kiekon taajuuslukemat. Yläpuolella olevassa rummussa sitten karkeampi jako 500 kHz välein



Saman vastaanottimen ratasvälityksiä



Tässä kuvassa näkyy välitysten lisäksi bandirumpu

Karkeamman asteikon bandirummun ja hienomman asteikon toteutuksesta on hyvin monia versioita 1950 - 1960 -lukujen vastaanottimissa.



Tässä ovat Rohde & Schwarzin EK07 - vastaanottimen asteikot. Hienosäätöasteikon jakoviivat 0.5 kHz välein

Harrastelijakäyttöön suunnatuissa laitteissa noudatettiin samanlaisia periaatteita. Radioamatöörivastaanottimet rakennettiin muuta käyttöä ajatellen
"puutteelliseksi" eli kattamaan vain radioamatööribandit. Näitä edustivat mm. Collinsin ja Draken laitteet.
Draken vastaanottimista lienevät tunnetuimpia R-4A, R-4B ja R-4C taajuusnäytöltään samanlainen laajan taajuusalueen omaava vastaanotin oli SPR-4.
Mainituissa Draken vastaanottimissa paikallisoskillaattoritaajuus muodostettiin premixer-periaatteella bandikiteestä ja VFO:sta.
Amatöörivastaanottimissakin oli ylimääräisiä kidepaikkoja mikä mahdollisti yleisradiobandeja asentamaan jälkikäteen - MW vaati kuitenkin konvertterin.
Vielä niin myöhään kuin 1970-luvun lopun suunnittelussa Drake R-7 vastaanottimessa oli perinteinen PTO - VFO joka oli yhdistetty synteesiin ja
taajuuden näyttö oli taajuuslaskimella jota saattoi ulkoisen liitännän kautta käyttää muunkin taajuuden mittaamiseen.

Tämäntyyppisissä vastaanottimissa mekaanisesti toteutetun asteikon tarkkuus on pääsääntöisesti kiinni VFO:n stabiilisuudesta ja myös lineaarisuudestakin.
Yleensä kiteiden taajuudet ovat kohdallaan siinä tarkkuusluokassa mitä näiden vastaanottimien mekaanisilta asteikoilta voidaan lukea.
Lisäksi miltei kaikissa tämän ajan liikennevastaanottimissa on säädettävä osoitus (VFO-nupin siirrettävä asteikkolevy, siirrettävä osoitinviiva)
eli ne on käytännössä aina tarkoitettukin kalibroitavaksi ennen taajuuden määritystä vastaanottimella.
Määräävä tekijä tarkkuudessa on tällöin käytettävä kalibrointimenetelmä eli kalibraattorin taajuuden oikeellisuus ellei sitten käytetä jotain parempaa
vertailutaajuutta. Tässä on huomattava usein havaitsemani ilmiö lieaarisuudesta esim. Racal RA.17 ja RA.117 vastaanottimissa.
Näissä taajuusasteikon heitto on erilainen eri osissa taajuuden "VFO:n säätöaluetta" eli kalibrointi olisi suoritettava mahdollisimman lähellä kuunneltavaa asemaa.
Drake R-7:n taajuuslaskinnäytön takia tärkein tekijä siinä on itse laskimen referenssioskillaattorin oikea taajuus.



Drake R-4A vastaanottimen taajuusnäyttö. Asteikon lisäksi VFO-nupissa säädettävä asteikko. Pääasteikon viivan säätö oikealla olevasta pikku nupista.



Draken kuten Collinsinkin VFO on induktanssisäätöinen (PTO). Kuvassa VFO:n etupäätä rattaineen.



Ensimmäinen malli varsinaisesta numeronäytöstä oli tämmöinen mekaaninen näyttö jollaista on käytetty muissakin laskijalaitteissa.
Kuvassa Collinsin R-390A vastaanottimen näyttö. Laitetta alettiin valmistamaan 1950-luvun alussa

1960 - luvun puolenvälin jälkeen valmistetussa Siemens E311 - vastaanottimessa on karkea asteikko perinteinen kiekko, mutta hienosäätö on toteutettu laskijalla.



Vähän huvittavana piirteenä taajuuden ilmoitus kahdella tavalla MC/S ja KC/S on tarkoitettu ilmeisesti primitiivisille amerikkalaisille jotka eivät ymmärrä hertsien päälle....

Niin sanotun tyypillisen HF-liikennevastaanottimen taajuusalueen alapää oli alussa usein 0.5 MHz tai korkeampikin ja yläpää 30 MHz.
Myöhemmin se suurimmassa osassa vastaanottimia vakiintui alueeksi 10 kHz - 30 MHz. Radioamatööri- ja muut harrastelijalaitteet voivat
poiketa tästä taajuusalueeltaan.

Taajuusalueen "pätkiminen" osiin muodosti 1950 - 1960 luvuilla erilaisia vaihtoehtoja eri laitteiden välillä ollen pienimmillään 100 kHz osina.
Tyypillisiä olivat 500 kHz tai 1 MHz alueet. Riippuen mekaanisesta toteutuksesta käyttö saattoi olla alueelta toiselle siirryttäessä enemmän tai
vähemmän hankalalaa kun VFO:ta saattoi joutua käytännön tarpeen takia kelaamaan alkuun päin kun edellisen alueen osan loppuun päästiin.
Taajuusalueen jako megahertsin pätkiin lienee yleiskäyttöön soveltuvin ja käyttäjälle yhdellä silmäyksellä selkein tulkita.

Aika pitkään esiintyi 1960 ja 1970-luvullakin toteutuksia joissa taajuuden dekadit valittiin kukin omista nupeistaan usein hienosäädön ollessa
VFO:n kaltainen joko pienellä tai vähän isommallakin taajuusalueella. Tämä toteutus ei ilmeisesti ole ollut kuitenkaan kovin suosittu niiden
käyttäjien keskuudessa joilla on tarve vaihtaa kohtalaisen usein laitteen taajuutta laajalla taajuusalueella.



RF-Communications RF301 transceiverin taajuudenvalinta oli edellä mainitulla periaatteella. Kilohertsin nuppi oli portaattomalla säädöllä
Sisäpuolella on nuppien takana kussakin joukko kiteitä joita kiertokytkin vaihtaa

Digitaalinäyttö tuli harrastelijalaitteissa ja kulutuselektroniikassa käyttöön aluksi sisäänrakennetun taajuuslaskimen muodossa itse vastaanottimen
oskillaattorikytkentöjen ollessa vielä perinteisiä. Liikenneradiolaitteissa otettiin taajuussynteesi käyttöön jo aiemmin ja näyttötekniikan
kehityttyä sopivaksi saatiin samaan aikaan jo rakennettua laitteita joissa näyttö pystyttiin toteuttamaan synteesin logiikasta suoraan ilman
tarvetta varsinaisesti mitata oskillaattorin taajuutta ja korjata sitä vastaanottimissa näyttämään varsinaista kuuntelutaajuutta.

Siirtymävaiheessa mekaanisista asteikkomekanismeista elektronisesti toteutettuihin näyttöihin oli joihinkin liikenneradiolaitteisiin saatavana erillisiä
näyttöyksiköitä jotka tuohon aikaan (1960-1970-luvuilla) olivat toteutetut nixie-putkilla.
Ensimmäiset laitteisiin rakennetut elektroniset näytöt olivat myös tekniikaltaan nixie-putkilla toteutettuja.



Telefunken E863 vastaanottimen taajuusnäyttö. Kuva: Heinrich Busch

Kulutuselektroniikan puolella digitaalinäytöt alkoivat yleistyä sitten kun integrointi saatiin sille asteelle, että taajuuslaskin saatiin toteutettua
pienellä komponenttimäärällä. Yleensä esim. autoradioissa ja stereolaitteissa laskin oli moduli jossa oli kiinteät korjaukset välitaajuudelle.
Näitä moduleja saattoi pystyä asentamaan taajuusnäytöksi joihinkin harrastelijapuolen liikennevastaanottimiin jos välitaajuudet olivat samat.

Sitten kun alamme puhua tosissaan tarkasta taajuusnäytöstä tulee ongelmaksi laskimen referenssioskillaattorin virhe vaikka se kuinkakin mittaisi oikein
radiolaitteen oskillaattorin taajuuden ja korjaisi sen logiikallaan vastaamaan esim. vastaanottotaajuutta.
Synteesilaitteessa taas näytön tarkkuus on riippuvainen perusoskillaattorista jos vastaanottimen kaikki taajuudet muodostetaan yhdestä referenssistä.
Joissain laitteissa virheet muodostuvat suuremmiksi jos laitteessa on useita eri oskillaattoreita - esim. Icom IC-R71:n ryömivä beatoskillaattori.
Huomattavaa on se, että synteesilaitteessa näyttö ei ole mikään taajuuden mittaustulos vaan laitteen näytöllä voi lukea tasan oikea taajuus sen ollessa
pahastikin pielessä jos laitteen oskillaattorin taajuus on muuttunut syystä tai toisesta oikealta taajuudeltaan.

Synteesilaitteissa siirryttin perinteisestä VFO:sta erityyppisiin encodereihin jotka pääsääntöisesti toimivat optolektroniikan avulla - toki muunlaisiakin
ratkaisuja on käytetty. Kun aiemmin oli mekaanisilla toteutuksilla paremmissakin laitteissa usein vain jakoviivat 1 kHz välein oli useissa varsinkin
edullisemman luokan HF-alueiden laitteissa digitaalisen taajuusnäytön vähiten merkitsevä numero 1 kHz tai 100 Hz.
1980-luvulla monissa ammattikäyttöön tarkoitetuissa vastaanottimissa oltiin päästy jo siihen, että vähiten merkitsevä numero oli 1 Hz - mittavastaanottimissa
usein 0.1 Hz. Taajuuden säädön helpottamiseksi laitteissa voitiin valita erilaisia "nopeuksia" VFO - encoderille ja näppäimistön tai nuolipaikkeiden
käyttö oli yleistä.

Seuraavaksi eri kehitysvaiheita vastaanottimien ja transceiverien digitaalinäytöistä.
Huomaa, että keskinäiset mittasuhteet eivät ole samoja mm. CR91:n näyttö on "lähikuvassa"



Standard Radio & Telefon AB CR305A vastaanottimessa oli taajuuden valinta dekadeittain omista nupeistaan, mutta myös nixienäyttö



Telefunken E1501 vastaanottimen näyttö edustaa alkuaikojen pisteistä koostuvaa tekniikkaa jolla kylläkin saatiin numerot oikeamman näköisiksi. Kuva: Heinrich Busch



Standard Radio & Telefon AB SR51 vastaanottimen LED-näyttö



Standard Radio & Telefon AB CR91 - punaiset ledinäytöt olivat turhan pienikoiset



Eikä voi koolla kehua saman valmistajan vähän uudemman STR910A transceiverin ohjaimen OCU260 samankokoisia näyttöjä



Tässä Anritsun ML422B selektiivisessä tasomittarissa - jota voi myös käyttää vastaanottimena - on aika miellyttävä näyttö



AEG-Telefunkenin E1800/3 vastaanottimessa on tykätty punaisesta näytöstä. Kuva: Heinrich Busch



Yaesu FT-736R VHF-UHF tranceiverin näyttö on tyypillinen 1980-luvun fluoresenssinäyttö



Samaa tekniikkaa edusti Icom IC-R71:n näyttö 1980-luvun puolivälistä



AOR 7030 taas edustaa 1990-luvun tavanomaista LCD-näyttötekniikkaa



Ollaanko tässä palattu perinteiseen? Ten Tec RX-340 taajuusnäyttö 2000-luvun alusta - tämä on mielestäni erittäin selkeä

Joissain enemmän kiinteillä taajuuksilla käytettävissä laitteissa oli yleistä myös peukalopyörien käyttö taajuuden valinnassa
jolloin taajuus voitiin lukea suoraan peukalopyöristä.

Tietokonetekniikan tullessa yleisempään käyttöön alettiin sitä hyödyntämään eri tavoilla. Jo aiemmin oli radiolaitteissa erilaisia esim. vastaanottimeen
integroituja tai erillisiä panoraamanäyttöjä joilla pystyi näkemään enemmän tai vähemmän pitkän osan kuunneltavasta taajuusalueesta taajuusspektrin kuvana.
Sittemmin tuli samaan näyttöön yhdistettynä taajuuden numeronäyttö ja muita laitteen arvoja ja asetuksia.
Jo aika pitkään on ollut mahdollista ohjata radiolaitteita siinä kuin mittalaitteitakin tietokoneelta erilaisten standardisoitujen väylien kuten
, GPIB, RS232, Centronics ja USB sekä verkon kautta. Vastaanottimen säätöjä on voinut käyttää näin muualta ja myös saada toisinpäin tietoa mm. siitä millä
taajuudella vastaanotin on ja millaista signaalitasoa sieltä S-mittarin mukaan tulee.

Osa vastaanottimista muuttui jo ennen varsinaisia SDR-vastaanottimia pelkiksi ilman säätimiä ja näyttöjä oleviksi laatikoiksi jotka liitetään tietokoneeseen.
Tietokoneen käyttö erilaisilla ohjelmilla varustettuna lisäsi huomattavasti mahdollisuuksia mm. erilaisiin uusiin lähetelajeihin ja SDR-laitteiden
tultua käyttöön tuli mahdollisuus mm. DX-kuuntelijoiden yleisesti käyttämään laaja-alaisen - esim. koko aalto-alueen kattavaan - tallennukseen ja asemien
myöhemmin tapahtuvaan kuunteluun taajuus taajudelta.
Tämän tyyppinen asemien identifiointi esim. asemalle tyypillisen pienen taajuuspoikkeaman avulla sen virallisesta taajuudesta on lisännyt tarvetta
tarkempaan taajuuden mittaukseen myös DX-kuuntelussa. Radioamatööriliikenteessä ei käsittääkseni yleensä tarvetta tällaiseen tarkkuuteen ei ole.



Perseus SDR vastaanottimen näyttö tietokoneen kuvaruudulla


Tällä sivulla olevat kuvat ovat omista laitteistani ja osa myös Heinrich Busch'lta www.seefunknetz.de joka on ystävällisesti luovuttanut kuviensa käyttöoikeuden minulle.