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AM-Modulator für Mittelwellenradios
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23.02.24 00:01
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

23.02.24 00:01
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Zitieren:
regency: Die interessantere Frage ist, ob sich die Träger-Frequenz beim Einspeisen der NF verschiebt (FM-Anteile)
Jeder ein aktives Bauteil Modulator wird FM Modulation machen. Die weiterführende Frage ist wieviel ab welchem Modulationsgrad. Die Oszillator Schaltungen unterscheiden sich einmal nach kapazitiver und induktiver Spannungsteiler, dann nach Grundschaltung. Für einen Oszillator auf einer Frequenz benötigt der kapazitive Spannungsteiler die günstigeren Bauteile. Bei Oszillator Schaltungen ist meiner Meinung nach Emitter-Schaltung aus der Mode gekommen. Es bleiben Kollektor- und Basis-Schaltung (Gate, Gitter). Ich sehe die meisten Vorteile bei der Basis-Schaltung. Und zuletzt die Frage: Bipolar oder Feldeffekt. Das sind gute vier Möglichkeiten zum Durchprobieren. Meine Vorliebe gilt dem FET. Aktuell teste ich bipolar Transistor in Basis-Schaltung und Colpitts. Diese Kombination scheint besser als die FET Variante zu sein.
Zitieren:
regency: ob das ganze temperaturstabil bleibt
Oszlllator und temperaturstabil - der Klassiker. Meine Meinung: Kondensatoren mit verschiedenen Temperaturgängen erlauben (theoretisch) einen guten Temperaturgang. Nur früher waren diese Bauteile rar und teuer. Heute sind sie nicht mehr vorhanden. Mir genügt, wenn in meinem beheizten Zimmer ich auch nach Stunden Modulator-Hören nicht die Frequenzeinstellung des Empfängers nachstellen muss.
Zitieren:
Deine Reichweite ist aber schon beeindruckend
Was ist an einigen zehn Zentimeter Reichweite beeindruckend? Bei Wellenlängen von 200m sind Zentimeter noch Nahfeld.
Zitieren:
Wie sieht es mit der Dämpfung der ersten Oberwelle aus?
Hier liegt ein echter Vorteil der Basis-Grundschaltung, wenig Oberwellen. Der Source Widerstand und damit der Drain-Strom erlaubt eine leichte Auswahl zwischen leichten Anschwingen, guter Ausgangsleistung und viel Oberwellen versus schweres Anschwingen, niedrige Ausgangsleistung und wenig Oberwellen. Ich sage, 30dB zur doppelten oder dreifachen Frequenz sind erreichbar. Dabei ist manchmal die eine, manchmal die andere stärker.

DL1ADR

Zuletzt bearbeitet am 23.02.24 00:38

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23.02.24 00:35
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

23.02.24 00:35
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

In der LTSpice Simulation ist mit einem bipolar Transistor ein größerer Modulationsgrad als mit einem FET erreichbar. Ob der NPN Transistor mehr FM Modulation als der FET erzeugt ist noch die offene Frage. Sowie die Bewertung der FM Modulation, d.h. das übliche messbar besser, aber empfindungsmäßig schlechter. Die Schaltung ist soweit als möglich identisch zur FET Schaltung. Es ist wieder ein Colpitts Oszillator in Gate/Basis Grundschaltung. Durch die zwei Versorgungsspannungen habe ich die Bias-Einstellung beim NPN so einfach gemacht wie beim FET. Da es sowieso drei Batterien sind - bei mir drei AA Alkali-Batterien - ist der Aufwand für zwei Versorgungsspannungen gering. Die Schaltung ist auf Steckbrett aufgebaut und ich höre Radio während ich schreibe.



Nachtrag: Für Oberwellenabstand besser als 30dB Widerstand R1 auf 22 Kiloohm erhöhen.

DL1ADR

Zuletzt bearbeitet am 23.02.24 13:10

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NPN_Mittelwelle_Modulator.GIF NPN_Mittelwelle_Modulator.GIF (29x)

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23.02.24 13:06
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

23.02.24 13:06
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Das erste Bild zeigt das Spektrum des NPN Modulator, zentriert auf die doppelte Trägerfrequenz (erste Oberwelle). Die Spitze bei 1400kHz ist "man made noise". Der Untersched zwischen Trägerfrequenz und nächststarker Oberwelle ist besser als 30dB. Dafür mußte ich den Widerstand R1 auf 22 Kiloohm erhöhen.



Das zweite Bild zeigt die Seitenbänder bei maximaler verzerrungsfreier Modulation von 20kHz zentriert auf das rechte Seitenband. Die Spitze bei 1089kHz ist wieder "man made noise". Der Modulationsgrad ist bescheiden.



Die Bilder sind von meinem USB Oszilloskop Owon VDS1022I. Das zweite Bild zeigt einen Fehler der OWON Display Software: bei Spektrum x5 Dehnung ist die Frequenzanzeige T nicht mehr korrekt, sondern 5 mal größer. Der Programmierer hat den Auftrag "alles mal 5" zu wörtlich genommen ...

DL1ADR

Zuletzt bearbeitet am 23.02.24 13:56

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NPN_Mittelwelle_Modulator_Spektrum.GIF NPN_Mittelwelle_Modulator_Spektrum.GIF (35x)

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NPN_Mittelwelle_Modulator_Spektrum2.GIF NPN_Mittelwelle_Modulator_Spektrum2.GIF (38x)

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23.02.24 13:25
HB9 

WGF-Premiumnutzer

23.02.24 13:25
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Hallo zusammen,

ein Dioden-Ringmischer eignet sich hervorragend als AM-Modulator (sozusagen die passive Alternative zum NE612). Am 'ZF'-Anschluss wird das NF-Signal mit überlagerter Gleichspannung angelegt, am 'Oszillator'-Anschluss das Oszillatorsignal (das den vom Mischer geforderten Mindestpegel haben muss) und am 'HF'-Anschluss hat man dann das modulierte Signal. Mit der Gleichspannung wird die Trägeramplitude eingestellt und mit dem NF-Pegel die Modulationstiefe. Damit ist auch eine Modulation >100% möglich bis zum Doppelseitenband ohne Träger, so kann man Selektivschwund mit Trägerauslöschung simulieren (z.B. um die Wirksamkeit eines Synchrondemodulators zu testen). Die Modulation ist dabei unabhängig vom Modulationsgrad praktisch verzerrungsfrei, solange man mit dem NF-Signal den Mischer nicht übersteuert.

Für die üblichen Schottky-Diodenmischer gelten etwa folgende Werte:
Oszillatorsignal: ca. +7dBm (etwa 2Vss)
NF-Signal: max. 100mVss
DC (Träger): >Spitzenwert des NF-Signals für Modulationsgrad <100%

Der Signalausgang sollte mit 50Ohm abgeschlossen werden. Der Pegel vom NF-Signal+DC definiert die HF-Ausgangsspannung, die somit in einem weiten Bereich einstellbar ist. Die maximale Ausgangsamplitude (Spitze der Hüllkurve) ist etwa 100mV für unverzerrte Modulation.

Diese Mischer kann man für Mittelwelle leicht selber bauen, für die HF-Trafos eignen sich Ring- oder Topfkerne kerne mit bifilaren Wicklungen. Man kann die Trafos wahlweise breitbandig oder auf Resonanz abgestimmt betreiben. Wegen der Rückwirkung auf den Oszillatoranschluss sollte man das Oszillatorsignal puffern.

Gruss HB9

23.02.24 14:34
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

23.02.24 14:34
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Das Bild zeigt einen "fix und fertig" Diodenringmischer. Laut Datenblatt geeignet von 2MHz bis 600MHz. Der Nachteil des Ringmischers ist der nötige hohe Oszillatorpegel.



Die nächste Entwicklungsstufe ist der Schaltmischer. Dabei werden FETs anstelle von Dioden geschaltet. Ich habe mit 74HC4066, 74AC74 und Si570 experimentiert für Software Defined Radio auf Kurzwelle. Wie immer auf Steckbrett. Das erste IC enthält die MOSFETs, das zweite IC liefert vier Oszillatorsignale in der nötigen Phasenlage und das dritte IC erzeugt die Oszillatorfrequenz welche das Vierfache der Empfangsfrequenz sein muss. Bekannter als der 74HC4066 Mischer ist der Tayloe-Mischer mit einem FST3253. Diesen 1 zu 4 analogen Multiplexer gibt es nur im SMD Gehäuse. Es ist der übliche Mischer für Quadratur Modulation. Mit Quadratur Modulation kann z.B. ein Single Side Band (SSB) Signal erzeugt werden. Der Schaltmischer verträgt sehr starke Empfangssignale.

DL1ADR

Zuletzt bearbeitet am 23.02.24 14:36

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TUF-1_Ringmischer.jpg TUF-1_Ringmischer.jpg (25x)

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23.02.24 16:52
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

23.02.24 16:52
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Der AM Modulator funktioniert auch noch mit einem Bauteil weniger. Der Schwingkreis L1, C1, C2 bleibt geschlossen - das ist immer gut und richtig. Der Modulationsübertrager L2, L3 arbeitet nebenbei als HF-Drossel (RFC) und verhindert das HF auf Versorgungsspannungsleitungen vagabundiert.



Die nächststarke Oberwelle liegt 30dB unter der Trägerfrequenz von 1020kHz. Bei 1400kHz gibt es die schon bekannte "man made noise".



Die Modulation mit 20kHz zeigt, dass der FET AM Modulator einen etwas größeren Modulationsgrad als die NPN Variante unverzerrt liefern kann. Für mich ist es das berühmte "kann man messen, kann man aber nicht hören". Die Frequenzanzeige 5,193 MHz ist der schon bekannte Anzeigefehler.



DL1ADR

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FET_Mittelwelle_Modulator_0.2.GIF FET_Mittelwelle_Modulator_0.2.GIF (45x)

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FET_Mittelwelle_Modulator_Spektrum.GIF FET_Mittelwelle_Modulator_Spektrum.GIF (28x)

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FET_Mittelwelle_Modulator_Spektrum2.GIF FET_Mittelwelle_Modulator_Spektrum2.GIF (40x)

Mime-Type: image/gif, 12 kB

24.02.24 17:19
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

24.02.24 17:19
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Dieser DSB und AM Modulator benutzt den berühmt berüchtigten SA612 oder SA602. Die Niederfrequenz wird "balanced" oder symmetrisch über den NF Übertrager L1, L2 eingekoppelt. Die Hochfrequenz wird symmetrisch ausgekoppelt. Für gute SA612 Leistung ist diese Ein- und Auskopplung nötig. Der SA612 produziert alle möglichen Frequenzen. Deshalb liegt am Ausgang mit L4, C4, C5 ein Schwingkreis. Der SA612 Oszillator in Kollektor Grundschaltung ist berüchtigt. Für Mittelwelle sind der Basis Koppel Kondensator C3 und der Emitter Koppel Widerstand R1 nötig um wenig Oberwellen zu erzeugen. Der SA612 ist für 45MHz ausgelegt, deshalb hat der Oszillator zuviel Verstärkung auf Mittelwelle.



Beim SA612 Oszillator ist die dritte Frequenz (2. Oberwelle) so stark wie die zweite Frequenz (1. Oberwelle).



Das zweite Spektrum zeigt die maximale Modulation bei 20kHz Niederfrequenz. Auch wenn der Unterschied zum Ein FET Modulator nicht groß aussieht, ist der Höreindruck beim SA612 deutlich besser.




DL1ADR

Zuletzt bearbeitet am 24.02.24 17:45

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SA612_Modulator.GIF SA612_Modulator.GIF (41x)

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SA612_Modulator_Osz_Spektrum.GIF SA612_Modulator_Osz_Spektrum.GIF (36x)

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SA612_Modulator_Mod_Spektrum.GIF SA612_Modulator_Mod_Spektrum.GIF (37x)

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SA612_Modulator.GIF SA612_Modulator.GIF (30x)

Mime-Type: image/gif, 16 kB

24.02.24 19:32
regency 

WGF-Premiumnutzer

24.02.24 19:32
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Hallo zusammen,
da ist ja viel Interessantes dazu gekommen. Bleibt man bei einem Ein-Transistor-Modulator, so ist der von mir vorgeschlagene Clapp-Oszillator mit NF Einspeisung über den Trafo in Reihe zur Spannungsversorgung also nah am Optimum. Das zeigen die Simulationen als auch die praktischen Ergebnisse.

Die Varianten mit Colpitts-Basisschaltung bringen offensichtlich keine qualitativ besseren Ergebnisse.

Der Clapp-Oszillator mit dem frequenzbestimmenden Serienresonanzkreis gehört nicht ohne Grund zu den frequenzstabilsten mit einem nahezu idealen Sinus.



Der NF-Trafo sperrt, wie richtig angemerkt, HF Impulse Richtung Batterie. Die Modulations-Spannung beeinflusst die Trägerfrequenz nicht bzw. extrem gering, erzeugt bis Modulations Grad höher als 60 Prozent saubere AM.



Harmonische der Trägerfrequenz sind geringer als -50 dB. Was hier im Bild neben dem Trägerzu sehen ist, sind keine Harmonische. Diese kann ich mit dem Oszi nicht nachweisen.

Das schon mal gezeigte kurze Video zeigt MW Radios ohne direkte Verbindung. Das Grundig Transistor Radio ist zu nah und übersteuert den Eingangskreis mit Ferritantenne. Im Abstand von 50cm bis 1,50 m ist der Empfang sehr gut.

https://youtube.com/shorts/PpqZnRqPtw4

Ich werde das jetzt final zusammenbauen, den Spulen-Durchmesser mache ich noch etwas größer.

Viele Grüße,
Jan (regency)

Zuletzt bearbeitet am 24.02.24 21:01

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Screenshot_20240224_183052_com.google.android.youtube.jpg Screenshot_20240224_183052_com.google.android.youtube.jpg (31x)

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AM Modulator regency WGF.jpg AM Modulator regency WGF.jpg (26x)

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MW-Modulator.gif MW-Modulator.gif (34x)

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25.02.24 12:40
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

25.02.24 12:40
AndreAdrian 

WGF-Nutzer Stufe 2

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Ein schönes Video mit einer imposanten Luftspule. Ist die mit Litzedraht gewickelt? Zum Thema Grundschaltung und Oszillatorschaltung: die vier Varianten aus Kollektor und Basis, Colpitts und Clapp dürften alle auf niedrige Oberwellen zu trimmen sein. In der Kollektorschaltung mit R1, R2 in der Basisschaltung mit R1. Die Gemeinsamkeiten dieser Ein aktives Bauteil Modulatoren sind größer als die Unterschiede, d.h. meiner Meinung nach gibt es mehrere gute Schaltungen. Wenn die Trägerfrequenz eingestellt werden soll, ist die Clapp Schaltung natürlich besser geeignet als der Colpitts.

Für das Bespielen von Mittelwelle Radios durch induktive Kopplung dürften alle geeignet sein. Seit Jahren habe ich ein "Manteltaschen" Röhrenradio aus den 1940er Jahren für Batteriebetrieb in unbekannten Zustand. Da ist der Modulator gut geeignet. Das Radio hat eine kleine Rahmenantenne im Deckel, noch keinen Ferritstab. Auch damit sollte induktive Kopplung funktionieren, oder?

DL1ADR

26.02.24 20:45
regency 

WGF-Premiumnutzer

26.02.24 20:45
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: AM-Modulator für Mittelwellenradios

Hallo AndreAdrian,
kein Zweifel, dass es mehrere "gute" Schaltungen gibt. Freue mich jedenfalls sehr über die Beiträge. Der Strombedarf ist bei diesen Ein-Transistorschaltungen mit weniger als 0,5 mA gering, ein Satz Batterien hält also entsprechend lange.

Je nach Güte der Luft-Spule sind in der Clapp-Schaltung Spitzenspannungen an der Spule von 30 Volt und mehr möglich, die den Transistor nicht betreffen.

Die Spule ist Eindraht-Kupfer mit 0,65 mm Drahtdurchmesser. Habe auch eine mit 0,8 mm gewickelt, und zuletzt eine mit 0,65 mm Draht und Spulendurchmesser 10 cm. Diese gefällt mir am besten, die Güte von allen dreien wird nicht sehr verschieden sein und auch nicht allzu hoch. Man kann auch einen Drehko zur Abstimmung verwenden.

Zur Frage, ob ein Radio ohne Ferritstab auch per interner Rahmenantenne empfängt, ein klares ja, problemlos!

Mit meinem HF Tastkopf (ohne Drossel o.ä.) lässt sich allein über die Spitze ein elektrische Feld bis zu einem halben Meter Abstand nachweisen. Ich kann damit auch senkrecht zur Spule das heiße und das kalte Ende sehr gut detektieren. Dem Magnetfeld hingegen ist ein kaltes oder heißes Ende egal. Wenn die Spulenausrichtung mit heißem Ende Richtung Radio um 180 Grad zum Radio gedreht wird, und der Empfang sich deutlich verschlechtert, wäre also eine elektrische Komponente im Spiel.

Ein Draht am Antenneneingang fängt jedenfalls genug HF ein, die allein von der Spule stammt. Aber diese Dinge werde ich noch etwas detaillierter zeigen. Ohne Maxwellsche Gleichungen, aber in der praktischen Erprobung.


Viele Grüße
Jan (regency)

Zuletzt bearbeitet am 26.02.24 20:49

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