Mittel- und Kurzwelle, Teil 1

Transkript

1 Unterlagen zum Einkreiser für Mittel- und Kurzwelle, Teil 1 Eine einfache Bauart eines Funk (Rundfunk) Empfängers. Diese Unterlage dient nicht zum Erwerb eines Amateurfunkzeugnisses. Fragenkataloge können bei der Bundesnetzagentur bezogen werden. Dezember 2011/V3

2 Transistor-Einkreiser für Kurzwelle Die Idee zu der Entwicklung dieser Schaltung lag bei Horst DJ6KO, er wollte mit ein paar Transistoren einen Rückkopplungsempfänger (man spricht hier auch von Mitkopplung) mit sehr hoher Empfindlichkeit und sauberer Trennschärfe aufbauen. Unser Empfänger soll sich durch eine geringe Dämpfung seines Schwingkreises auszeichnen. Besser noch, sie sollte ganz aufgehoben werden. Ist die Rückkopplung größer als die Dämpfung, beginnt der Schwingkreis zu oszillieren. Aus dem Empfänger wird ein Sender. Dieser Nachteil wird bei SSB und CW-Empfang zum Vorteil. Der schwingende Kreis ersetzt wie ein BFO das fehlende Trägersignal und ermöglicht so die Demodulation des Signals. Praktisch erreichen wir das, in dem wir die HF-Spannung auf den Eingang (Schwingkreis) zurückkoppeln. Man spricht hier auch von Enddämpfung des abstimmbaren Schwingkreises. Eine Hohe Spannung am Schwingkreis bedeutet hohe Empfindlichkeit des Empfängers und hohe Trennschärfe. Als verstärkendes Element verwenden wir einen Feld Effekt Transistor kurz FET in einer Colpitts- Oszillatorschaltung. Durch den Einsatz des FET-Transistors wird das Signal- Rauschverhältnis optimiert. Er zeichnet sich durch einen sehr hohen Eingangswiderstand aus und belastet dadurch unseren Schwingkreis nicht. Dem Ganzen schließt sich dann noch ein NF-Verstärker mit hoher Verstärkung an. I. Der Mittelwellenempfänger 1. Abend Wir besprachen als erstes die administrativen Dinge. Die Gruppe wollte als Einstieg ein Mittelwellen-Radio, sprich Empfänger bauen. Beim Aufbau wollten wir erste Erfahrungen sammeln, die mit dem Problem Brummeinstreuung und Rückkopplung zusammen hängen. Im Anschluss sollte dann der Kurzwellenempfänger realisiert werden. So verteilte Horst DJ6KO erst mal ein Blockschaltbild von einem Einkreiser. Dieses wurde im Einzelnen besprochen und alle Details erklärt. Zum Abschluss des Abends stellte uns Horst sein Eigenbau-Hilfswerkzeug, die Spulenwickelmaschine vor. Wir nahmen sie gemeinsam in Betrieb. Er zeigte uns wie der Spulendraht sauber auf den Spulenkörper kommt, und er dann fixiert wird. Das Muster an dem sich alle orientieren konnten, war geschaffen. Ohne gutes Werkzeug entsteht auch kein hochwertiges Produkt!

3 Das Bild zeigt Denis DL5SFC links und Horst DJ6KO rechts beim Rollenspiel. Antenne Blockschaltbild eines Einkreisers Spannungsstabilisierung Antennen- Ankopplung Schwingkreis Audion NF-Verstärker NF-Endstufe Band Kopfhörer Lautsprecher Betriebsanzeige HF vom Sender Abstimmmechanik Rückkopplung Lautstärkeeinsteller + Spannungversorgung Erde +U +15 V mit NF modulierte HF A (AM-Modulation) Gleichrichtung +U +15 V HF gleichgerichtet B Tiefpass +U +15 V von HF getrennte NF C 0 V 0 V 0 V (HF = Hochfrequenz = Trägerfrequenz, Sendefrequenz) (NF = Niederfrequenz = Sprache, Musik) -15 V -U V -U V -U 0 100

4 2. Abend Wir hatten uns ja am ersten Abend entschieden, zuerst ein Mittelwellen-Radio für einen Sender zu bauen. So verteilte Horst einen entsprechenden Schaltplan und führte dazu im Einzelnen aus. Mittelwellen-Radio MW-2011 Schwingkreis für Mittelwelle L1 280µH C8 C9 T6 120pF 5-90pF Schwingkreis- Spule Schwingkreis- Kondensatoren Trimmer T5 Einstellwiderstand für die Rückkopplung (HF-Mitkopplung) C6 P1 1,2n Koppel- Kondensator 500k P1 500k Schaltplan (Stromlaufplan) Kh R8 R6 NF-Gegenkopplung Kopfhörer 100k C3 18k R11 R3 1,5M 1k C4 kapazitive 0,1µ Kopplung C1 galvanische R9 2,2M R7 1M 1µ R4 100k Kopplung R1 2,2k 3,5mm Klinkenbuchse Ub 1-2V + 2 x BC 556B (2 x BF 324) R10 220k C7 T4 BF 240 C5 T3 Entkoppel- Kondensator (Siebkondensator) BC 237C C2 R5 1M T2 BC 546B R2 12k T1 BC 546B 1,5V Zelle (AA) NF-Endtransistor Oszillatorschaltung mit 2 PNP-Transistoren Beide PNP-Transistoren sind so miteinander Verbunden das sie eine Oszillatorschaltung bilden. Die vom Empfangs-Schwingkreis gelieferte MW-HF-Energie wird in beiden Transistoren durch Rückkopplung soweit verstärkt bis die Verluste im Schwingkreis aufgehoben sind. (Kurz vor dem Einsetzen der Eigenschwingung.) Schaltungsmasse Der Empfangsschwingkreis wird entdämpft und gibt deshalb eine maximierte Empfangs- Spannung an die HF-Gleichrichter-Schaltung ab. HF-Gleichrichter und NF-Verstärker Dieser NPN-Transistor wirkt in der Basis-Emitterstrecke als Diode. Das ankommende HF-Signal wird gleichgerichtet. Der Kondensator C5 schließt die HF gegen Masse kurz. In dieser Stufe lässt sich deshalb das vom Sender ankommende MW-Signal so trennen das nur die gewünschte NF-Spannung, die gleichzeitig vom Transistor noch verstärkt wird, an die nachfolgende NF-Verstärkerschaltung weitergeleitet wird. NF-Verstärker Dieser NPN-Transistor verstärkt die vom Sender ausgestrahlte in AM-modulierte NF-Frequenz. Über den Widerstand R7 wird die notwendige Basis-Vorspannung erzeugt und R7 wirkt gleichzeitig zur Verzerrungsminderung der NF als Gegenkopplungsglied. Der Kondensator C2 schließt HF- Reste gegen Masse kurz. Über den Kondensator C3 und dem Widerstand R3 wird von der NF-Endstufe eine Gegenkopplungs-Spannung geliefert die NF-Verzerrungen klein hält. NF-Verstärker-Schaltung mit 3 NPN-Transistoren 2-stufige NF-Endstufe Die TransistorenT1 und T2 bilden die Kopfhörer NF-Endstufe. Verwendet wird hier eine galvanische Kopplung weil die Kollektorspannung von T2 identisch ist mit der Basis- Vorspannung von T1. Ein sonst notwendiger Koppel- Kondensator wird dadurch unnötig. Gleichzeitig sorgt der Arbeitwiderstand R1 mit R2 auch für die richtige Basis- Vorspannung von T1. Zudem ist R1 in dieser Beschaltung eine NF-Gegenkopplung wie bei T2 der Widerstand R4. R4 mit R5 bilden den Basisspannungsteiler für T2. Diese NF-Endstufe ist für niederohmige Kopfhörer ausgelegt. Kopfhörer mit einer Impendanz von Ohm können angeschlossen werden. Ub = 1,5V Spannungsversorgung Die Spannung Ub mit 1-2V ist für Transistor-Schaltungen der kleinste mögliche Wert. Auch Akku- Betrieb mit Ub = 1,2 V ist daher möglich. Danach ging es zum praktischen Teil des Abends. Es gab ein Holzbrett (12x12x 0,8cm) eine Schablone und 22 Reißzwecken. Als erstes mussten die Reiszwecken verzinnt werden. Dann wurde die Schablone ausgeschnitten und auf das Holzbrett geklebt. Jetzt konnten die Reißzwecken auf der Schablone positioniert und eingebracht werden. Das fertige Holzbrett mit den eingedrückten Reißzwecken

5 Der nächste Schritt war die Herstellung der Schwingkreisspule. Als Spulenkörper diente uns eine 55 mm lange Steckmuffe (Elektroabteilung Baumarkt) mit einem Durchmesser von 28 mm. Die Spule selbst besteht aus Kupferlackdraht mit 0,3 mm Durchmesser. Die Drahtdurchführungen wurden im Kunststoff (innen) fixiert. Jetzt konnten wir den Spulenkörper in das Wickelgerät von Horst einspannen und los ging es. Die Anzahl der Windungen ergab sich automatisch aus der Länge des Spulenkörpers. Zum Schluss brachten wir noch den Schellack auf die Wicklung. Der muss ca. 24 Stunden trocknen, dann ist der Spulendraht sicher fixiert. Schon war unsere Spule fertig. Ihre Induktivität betrug übrigens 280 µh. Schwingkreis- Spule 3. Abend Heute Abend sollten die vorbereitenden Arbeiten an unserem Holzbrett abgeschlossen werden. Als erstes wurden die noch fehlenden Nägel (Stahl vermessingt) eingeschlagen und der Spulensockel (Kabelkanal) angeklebt. Anschließend wurden die beiden Batteriekontakte (Büroklammern) eingelötet. Was nun folgte, war reine Lötarbeit. Die Verbindungsdrähte auslegen und anlöten. Beim Einlöten der Bauteile ist auf deren richtige Position, sowie auf die richtige Polung zu achten. Wir haben, um uns eine mögliche Fehlersuche zu erleichten, als erstes den NF-Teil aufgebaut. Man kann die ordnungsgemäße Funktion des Teiles der Schaltung sehr einfach überprüfen. Den Finger an den Koppelkondensator am Eingang halten und schon muss es im Kopfhörer brummen. Die Brummprobe ist ein Mittel der Signalverfolgung in NF-Verstärkern bei der Fehlersuche. Allerdings nur wenn die Batterie angeschlossen ist! Als letztes wurde die Spule auf den Spulensockel gesetzt, mit einem kurzen Gummi verspannt, deren Drahtenden zuerst verzinnt und dann ebenfalls eingelötet. Eine abschließende Sichtkontrolle der Lötarbeiten schloss das Ganze ab. Nach Anschluss der Batterie und einstecken des Kopfhörers kann man den am stärksten einfallenden Sender hören.

6 Die Abstimmung Bei der Senderwahl ist viel Fingerspitzengefühl erforderlich. Die Abstimmung erfolgt im Wechselspiel von Spannungswert der Kapazitätsdiode und dem des Rückkopplungspotentiometers. Das heißt, einen Sender suchen und dann die Rückkopplung soweit aufdrehen ohne zu übersteuern. Aber Achtung: Bei zu viel Rückkopplung wirkt dieser Schaltungsteil als Sender. Die Oszillatorleistung ist dabei aber äußerst gering. Die höchste Enddämpfung des Schwingkreises ist erfolgt, wenn gerade noch kein Schwingeinsatz erfolgt. Das unser HF-Teil schwingt (sendet) ist leicht an dem Pfeifen im Kopfhörer zu erkennen. Bei der Abstimmung hört man auch das für Rückkopplungsempfang typische zwitschern. Jetzt den einfallenden Sender auf maximale Lautstärke bringen und erneut die Rückkopplung verbessern. Diesen Vorgang so oft wiederholen bis das Optimum erreicht ist. Als Antenne reicht ein Draht von ca. 3m Länge. Anmerkung: Bei unserem KW-Empfänger (SSB-Empfang) ist ein Hilfsträger (BFO) notwendig, um SSB-Signale verständlich zu machen. Dieser Hilfsträger entsteht erst beim Schwingen des Oszillators (T5/T6). Bei AM-Empfang ist ein BFO-Signal nicht notwendig. Hier wird der Schwingeinsatz von T5/T6 vermieden. Ein Sender, das ist mir zu wenig! Für den Bastler, der mit einem Sender nicht zufrieden ist sei angemerkt, wenn man den Eingangsschwingkreis verändert ist noch mehr drin. Entferne die Kondensatoren C8 und C9. Ersetze C10 durch einen Drehkondensator mit ca pF. Dann sind da diverse Sender zu hören. Das Bild zeigt das fertig aufgebaute Gerät von Horst DJ6KO