es geht weiter. Der Demodulator, ZF-Verstärker mit Mischer, Oszillator und HF-Teil sind auf dem Chassis montiert. Die Bedienelemente und die Anzeige sind ebenfalls montiert, wobei die Kippschalter noch getauscht werden, weil die falschen geliefert wurden
Hier die Übersicht: ganz links der Demodulator, rechts davon unter der Abschirmung der ZF-Verstärker, dahinter links vom Drehko der Oszillator und rechts davon der frisch gebaute HF-Vorverstärker.
Der HF-Verstärker verträgt sich momentan noch nicht mit dem Mischer, der Impedanzwandler mutiert zum Oszillator, während er ohne Mischer einwandfrei funktioniert. Aber das ist zu lösen, und der eigentliche Verstärker mit der Kaskode und ein- und ausgangsseitigem Schwingkreis arbeitet völlig stabil bei einer Verstärkung von über 40dB. Übrigens konnten trotz der Schwingung KW-Sender in bester Qualität empfangen werden, wenn die Frequenz der Schwingung nicht für eine störende Intermodulation sorgte, was für die Qualität des Diodenmischers spricht. Wenn das Problem gelöst ist, steht dem SAQ-Empfang nichts im Weg, der fehlende NF-Teil wird mit einem als NF-Verstärker genutzten Koffer-Radio ersetzt. Danach ist dann der Gleichlauf-Abgleich fällig, bevor der NF-Teil, Frequenzmessung und Bedienteil dran sind.
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das HF-Frontend ist nun gebändigt und schwingt nicht mehr. Der Grund war ein falscher Abblockkondensator, der seinen Zweck nicht erfüllte. Auf VLF/LW ist der Empfang jetzt perfekt, da hier nichts abzugleichen ist, auf den Übrigen Bändern kommt der Gleichlauf-Abgleich, wobei dank hoher Verstärkung ein gewisser Gleichlauffehler zulässig ist, und die Selektion erfolgt ja im ZF-Teil. Somit steht dem SAQ-Empfang nichts mehr im Weg
Hier noch die Schaltungsbeschreibung (Schaltplan im Anhang), die Schaltung eignet sich übrigens auch hervorragend für einen Geradeausempfänger (MW/KW) oder zum Aufbessern eines bestehenden Superhets. Durch die HF-Verstärkung von etwa 40dB kann direkt ein Dioden-Demodulator gefüttert werden. Es gibt insgesamt 5 Wellenbereiche: VLF/LW (0..350kHz), MW (520..1610kHz), GW (1.6..4MHz), KW1 (4..10MHz) und KW2 (10..22MHz). Der VLF/LW-Bereich ist dabei speziell, da hier keine abgestimmten Schwingkreise, sondern ein Tiefpassfilter zur Vorselektion eingesetzt wird, dadurch reicht hier ein Wellenbereich, und der Mischer hat ausreiched Dynamik, so dass nur die Spiegelfrequenz unterdrückt werden muss, und die beginnt bei der doppelten ZF, also etwa 950kHz. Für die übrigen Wellenbereiche hat es eingangsseitig und ausgangsseitig je ein abgestimmter Schwingkreis.
Am Eingang gibt es zuerst mit S1 die Wahl zwischen externer Antenne und der nicht abgestimmten Ferritantenne (eventuell aktiv, ist noch nicht definiert). Analog zum Oszillator wird auch hier der Wellenbereich mit Relais geschaltet, hier sind alle Relais in Grundstellung gezeichnet. L1 bis L4 sind die Schwingkreisspulen für die Bereiche KW2, KW1, GW und MW, während L5 mit C8 und C9 als PI-Filter den Tiefpass für LW/VLF bildet. C1A ist der Abstimmkondensator, für VLF/LW hat er keine Wirkung, da er gegenüber C9 sehr klein ist. C8 und C9 haben übrigens als korrekten Wert 22nF, da muss ich den Schaltplan noch anpassen. Die Antennen-Koppelwicklungen von L1..L4 dienen zur Impedanzanpassung und C4..C7 zur Gleichlaufeinstellung. L6 bildet mit C10 und C11 ebenfalls ein PI-Tiefpassfilter, hier für den Mittelwellenbereich, um die zum Teil starken KW-Stationen oberhalb 1.8MHz abzuschwächen, da diese sonst im oberen MW-Bereich empfangen werden können, weil sie schön zur 2. Oberwelle des Oszillators passen (das kennt der eine oder andere vermutlich, wenn man tagsüber auf der oberen MW plötzlich Sender hört, die sich dann als KW-Sender auf dem 49m-Band entpuppen). T2 bildet mit T1 wie im ZF-Teil eine Kaskode, welche sich wie eine Pentode verhält und einen hohen Ein- und Ausgangswiderstand hat und kaum Rückwirkung, so dass bei sauberem Aufbau keinerlei Schwingneigung besteht. Über eine negative Gatespannung kann die Verstärkung reduziert werden (AGC), der Spannungsbereich ist etwa 0..-4V. R6 verhindert wilde UHF-Schwingungen, aus demselben Grund muss auch die Leitung von der Basis von T1 via C3 nach Masse möglichst kurz sein. Im Ausgangskreis der Kaskode befindet sich der zweite Schwingkreis, bestehend aus C1B und L7..L10 mit den parallelgeschalteten Abgleichkondensatoren. Für LW/VLF dient L6 als Stromzuführung und zur Begrenzung des Frequenzbereichs nach unten, damit Netzbrumm von der Antenne nicht verstärkt wird. Für VLF/LW ist C1B abgeschaltet, damit er nicht stört. T3 dient als Impedanzwandler und sorgt mit einer Ausgangsimpedanz von ca. 100 Ohm für die Anpassung an den Diodenmischer. Hier ist zu beachten, dass ein Sourcefolger bei zu viel kapazitiver Last schwingt.
Die Verstärkung von der Antennenbuchse zum Ausgang beträgt in allen Wellenbereichen bei korrektem Abgleich 40dB oder mehr, die maximale Ausgangsspannung etwa 2Vpp, darüber nehmen die Verzerrungen und damit die Intermodulation stark zu.
die Wellenbereichsumschaltung stellte für mich anfangs eine gewisse Herausforderung dar. Bis jetzt habe ich das immer mit mehrpoligen Drehschaltern auf mehreren Ebenen realisiert, was immer auch zu einem ziemlichen Drahtverhau geführt hat. Irgendwelche benachbarten Schwingkreise haben über Verdrahtungs/Schaltkapazitäten oder Induktion den gerade benutzten Schaltkreis beeinflusst, obwohl die Schwingkreise nicht angeschaltet waren. Schwinglöcher waren meist die Folge. Seitdem legen ich über einen weiteren Kontakt die nicht benutzten Kreise an Masse. Wie löst Du dieses Problem, denn ich sehe die unbenutzten Kreise in der "Luft" hängen? An die Verwendung von Relais statt üblichen Schaltern hatte ich auch schon gedacht. Auf was sollte man achten bzw. müssen diese Relais besondere Eigenschaften haben?
das mit den Schwinglöchern und Ähnlichem bei offenen Spulen ist mir wohlbekannt und ist hier folgendermassen gelöst:
- Eingangsseitig sind die Antennen-Koppelspulen der ungenutzten Bereiche kurzgeschlossen und damit auch die Schwingkreisspulen (allerdings nicht perfekt, aber das ist hier egal). Weiter ist es so, dass es bei der Serieschaltung der Koppelwicklungen nur dann Ärger gibt, wenn eine Koppelspule auf der heissen Seite eine Parallelresonanz bildet, welche das Antennensignal nicht mehr zur aktiven Spule lässt. Da diese Resonanzen aber oberhalb der Betriebsfrequenzen des jeweiligen Bereiches liegen und auf der heissen Seite die Spulen für die höheren Frequenzen liegen, liegen diese Resonanzen oberhalb der jeweiligen Empfangsbereichs und sind somit egal.
- Alle Schwingkreisspulen liegen einseitig fix auf Masse, und nur von der benötigten Spule wird das heisse Ende an die Schaltung angeschlossen. So bleibt nur die minimale Kapazität des offenen Relaiskontakts, und die ist mit weniger als 1pF vernachlässigbar.
Bei Serieschaltung von Schwingkreisspulen (wie das häufig gemacht wird) muss man natürlich alle nicht benutzten Spulen kurzschliessen, zudem hat man dort auch das Problem, dass die Spulen auf der 'heissen' Seite mit ihrer Kapazität zur Umgebung Ärger bereiten können. Bei offenen Spulen, wie sie gerne verwendet wurden, ist die induktive Kopplung zu den Nachbarspulen das grösste Problem, so regt die aktive Spule eine abgeschaltete an und bildet mit dieser zusammen ein Bandfilter. In diesem Fall hilft nur Kurzschliessen oder Abschirmen. Bei den hier verwendeten Topfkernen gibt es so gut wie keine Kopplung.
Die Messungen haben jedenfalls eine gleichmässige Verstärkung über den gesamten Bereich ohne Einbrüche gezeigt.
Zu den Relais: Bis in den Kurzwellenbereich können alle Arten von Signalrelais verwendet werden, für höhere Frequenzen sollen die kleineren Ausführungen bevorzugt werden (hatte ich schon für 440MHz erfolgreich verwendet). Bei mehrpoligen Relais ist zu bedenken, dass die Kontaktzungen nahe beieinanderliegen und daher entsprechend koppeln, somit sollten für Schalter am Ein- und Ausgang einer Verstärkerstufe separate Relais verwendet werden. Die Erregerwicklungen sollen aus demselben Grund mit Kondensatoren in der Grössenordnung 100nF abgeblockt werden. Damit es keine Kontaktprobleme gibt, sollen nur sogenannte Signalrelais verwendet werden (oder Reed-Relais), welche keinen Minimalstrom für die Kontaktreinigung brauchen. Relais für das Schalten von Lasten haben das Problem, dass ohne Schaltstrom (Funken) die Kontakte mit der Zeit oxidieren und dann nicht mehr leiten. Umgekehrt darf man mit Signalrelais auch keine hohen Ströme und keine induktiven Lasten schalten, da sonst durch die Schaltfunken die Kontaktbeschichtung abbrennt.
Für batteriebetriebene Geräte können bistabile Relais verwendet werden, diese müssen nur zum Umschalten kurzzeitig erregt werden.
vielen Dank für die aufschlussreiche Darlegung. Meine anfängliche Befürchtung, dass die winzigen Kontakte für HF zu große Übergangswiderstände haben könnten hat sich wohl als unbegründet heraus gestellt. Bei den bistabilen Relais sehe ich nicht ohne weiteres welche Stellung sie gerade einnehmen. So müsste man z. B. eine LED mit einschalten, die ja auch wieder Strom verbraucht. Es gibt Kleinsignal-Relais, die mit wenigen mA auskommen und über den dicken Heizakku versorgt werden könnten.
bistabile Relais sind nur dann angesagt, wenn man es wirklich sparsam haben will, und dann sind Röhren wohl sowieso fehl am Platz Bei mir kam dazu, dass ich noch eine Kiste voll vor der Entsorgung gerettet habe... Eine LED braucht es nicht unbedingt, wenn man die Ansteuerung so macht, dass die Stellung der Relais sicher bekannt ist. Bei meinem Spitzensuper wähle ich das Band mit einem Drehschalter, und die Steuerschaltung sorgt dafür, dass beim Drehen des Schalters die Relais korrekt angesteuert werden. Aber du hast schon recht, kleine Signalrelais oder Reed-Relais brauchen sehr wenig Strom.
Heute habe ich noch den Gleichlauf-Abgleich gemacht. Beim oberen KW-Bereich war eine Korrektur der Spulen erforderlich, aber dann ging es glatt durch. Wenn man die passenden Messmittel hat, hat sich folgende Methode bewährt: Zuerst den Oszillator auf den korrekten Frequenzbereich abgleichen. Danach werden die Eingangskreise am unteren und oberen Ende auf die korrekten Frequenzen abgeglichen, dazu speist man die korrekte Frequenz ein und gleicht am Mischer-Eingang auf Signalmaximum ab. Mit einem Spektrum-Analyser mit Mitlaufgenerator kann man zusätzlich noch den Gleichlauf der beiden Eingangskreise prüfen, indem das Signal vom Mitlaufgenerator am Eingang eingespeist und mit dem Analyser am Mischereingang gemessen wird. Beim Durchstimmen sollte der Peak mit konstanter Amplitude wandern. Falls er sich verdoppelt, stimmt dort der Gleichlauf nicht.
Morgen wird der NF-Teil gezeichnet und die Platinen dazu gemacht.
jetzt ist es schon fast geschafft. Die Relaissteuerung und der NF-Teil sind jetzt auch fertig und funktionieren, somit kann das Radio bereits autonom empfangen. Nun fehlen nur noch Kleinigkeiten wie die Ferritantenne, Frequenzanzeige und Gehäuse...
Hier noch die Vorstellung des NF-Teils mit dem Filter, der auch bei anderen Empfängern eingesetzt werden kann. Der Aufbau ist in bewährter SMD/THT-Mischbestückung, so wird es kompakter und man muss nicht so viele Löcher bohren. Die 1206-SMD-Komponenten lassen sich genau so einfach bestücken wie THT-Bauteile. Hier die Bilder:
Zur Schaltung (siehe angehängtes PDF): Das NF-Signal gelangt über das Lautstärke-Poti P1 zu IC1A, der ein 9kHz-Notchfilter bildet und so das störende Pfeifen vom Nachbarträger unterdrückt. Anschliessend folgt das State-Variable-Filter mit IC1B, IC1C und IC1D. Dieses ist gleichzeitig Hoch-, Tief- und Bandpass. Mit P2 wird der Signalanteil vom Hochpass, mit P5 vom Bandpass und mit P6 vom Tiefpass eingestellt und mit IC2A summiert. So kann man nach Belieben ein Tief-, Hoch- oder Bandpassfilter wählen. Wird der Hoch- und Tiefpass auf gleiche Amplitude gestellt und der Bandpass ganz zugedreht, bekommt man eine Bandsperre (Notch). Mit P3 wird die Mittenfrequenz des Bandpasses eingestellt, das ist gleichzeitig die Eckfrequenz des Hoch- und Tiefpasses. Mit P4 wird die Güte des Filters eingestellt.
Mit IC2B und den 4 Transistoren ist eine stromsparende Endstufe aufgebaut. Das NF-Signal kommt von S1 entweder direkt von IC1A oder dann das summierte Signal vom State-Variable-Filter. Die Transistoren werden ohne Ruhestrom betrieben. Damit die Übernahmeverzerrungen klein bleiben, liefert R17 den Ausgangsstrom, solange er klein ist. Bei grösseren Strömen wird der Spannungsabfall an R17 so gross, dass T1 oder T4 zu leiten beginnt und über R20 oder R21 ebenfalls Ausgangsstrom liefert. Bei noch grösseren Strömen kommen dann noch die beiden Leistungstransistoren zum Zug. Der Klirrfaktor liegt deutlich unter 1%, und es gibt keine Probleme mit der Temperaturdrift vom Ruhestrom und bei Batteriebetrieb ist eine geringe Stromaufnahme erwünscht. Beim Betrieb ist zu beachten, dass die Endstufe nur beschränkt kurzschlussfest ist. Sie liefert ca. 1W bei 8 Ohm. Die Transistoren müssen nicht gekühlt werden.
Der Kondensator C8 sollte so klein wie möglich sein und unterdrückt eventuelle HF-Schwingungen. Bei meinem Aufbau war er nicht notwendig. Für IC2 ist ein kräftiger OpAmp wie z.B. der NE5532 gut geeignet, während für IC1 ein OpAmp mit FET-Eingängen gut geeignet ist, z.B. der TL074. Da die OpAmps asymmetrisch mit der geglätteten 12V-Spannung an C11 betrieben werden, braucht es eine künstliche Masse, welche hier mit der durch R4/C5 gesiebten 5V-Spannung gemacht wird, da diese Spannung bereits vorhanden ist. Diese Spannung muss stabilisiert sein. Die ganze OpAmp-Kette ist gleichspannungsgekoppelt, das spart Koppelkondensatoren. Die geglättete Spannung an C11 dient auch als Betriebsspannung für die übrigen Baugruppen.
zum Jahresabschluss noch ein Foto von 'alt' und 'neu': unten mein 'Recycling-Audion' (ist in einem anderen Beitrag beschrieben) und oben der Transistor-Spitzensuper. Sozusagen der Anfang und das Ende der klassischen Radio-Entwicklung...
ich habe heute den Frequenzzähler für die Anzeige der Empfangsfrequenz zusammengebaut und in Betrieb genommen. Mit 18 ICs ist es ein wahres IC-Grab geworden, aber es gab nur zwei Fehler in der Schaltung Beides waren Timing-Probleme, die man mit einer schnellen Messung sofort findet
Naja, bei analogen Schaltungen geht das Messen wesentlich bequemer, wenn man nicht 14 Signale aufs Mal messen muss, um das Timing zu überprüfen. Aber immerhin gibt es da Prüfklemmen, mit denen man direkt IC-Pins kontaktieren kann (sogar von 'normalen' SMD-ICs) und so grossartige Löt-Übungen erspart bleiben. Nach 2 Stunden waren die Fehler dann behoben und der Zähler funktioniert wie gewünscht. Der Stromverbrauch beträgt etwa 10..15mA je nach Frequenz. Zusammen mit den 40..45mA vom Empfänger gibt das einen immer noch batterieschonenden Verbrauch, so dass moderne NiMH-Zellen mit 2Ah ausreichen. So mancher einfache Empfänger ist da nicht sparsamer.
Nun sind Schlosserarbeiten angesagt, denn der Zähler muss in ein Metallgehäuse, damit er den Empfänger nicht stört. Allenfalls spendiere ich ihm noch einen Schalter, um ihn bei Bedarf abzuschalten, das spart auch noch etwas Strom.
der Zähler hat jetzt ein HF-dichtes Gehäuse bekommen. Ich habe ihn mal provisorisch an den Empfänger angeschlossen und konnte keinerlei Störungen nachweisen, somit erfüllt das Gehäuse seinen Zweck. Öffnet man es aber, kann man auf diversen Frequenzen Störungen nachweisen.
Jetzt wird es langsam Zeit für das Empfängergehäuse und die Ferritantenne, dann ist das Gerät einsatzbereit.
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