es geht langsam weiter. Die UKW-Technik hat so ihre Tücken, und die geringe Steilheit der Batterieröhren in Kombination mit den eher grossen Kapazitäten macht die Sache auch nicht einfacher. Der selbstschwingende Mischer funktioniert mittlerweile sauber, nur reicht der Einstellbereich des Oszillators noch nicht ganz. Hier muss ich wohl den Spulendurchmesser noch etwas verkleinern, damit die Vario-Ferrite mehr Wirkung zeigen. Es fehlen ja nur etwa 500kHz, das sollte lösbar sein.
Der Zwischenkreis macht noch Sorgen. Da der Mischer-Eingang eine gemessene Kapazität von 35pF hat (passt zur Beschreibung von Valvo, die ich gefunden habe), ist die Kreisimpedanz bei UKW niedrig und daher führt jeder noch so kleine Verlust zu einer miserablen Schwingkreisgüte, was sich neben einem Verstärkungsverlust vor allem dadurch bemerkbar macht, dass die Spiegelfrequenz gerade mal 10dB gedämpft wird. Der gemessene Resonanzwiderstand war zuerst gerade mal 500, durch eine etwas direktere Masseführung war es dann schon 1k, nach Valvo-Beschreibung sollte man aber mehr als 2k erreichen, was auch nötig ist, damit die HF-Vorstufe eine brauchbare Verstärkung liefert. Hier besteht noch Handlungsbedarf. Immerhin gibt es trotzdem vom HF-Eingang (angepasst auf 50) bis zum ZF-Ausgang 30..40dB Spannungsverstärkung, das ist nicht schlecht. Die Filterkurve des ZF-Bandfilters kann sich auch sehen lassen (500kHz/Div):
Hier noch gedehnt mit 100kHz/Div und 10dB/Div:
Ohne die Dämpfung der anschliessenden ZF-Röhre ist das Filter leicht überkritisch, aber die 'Delle' ist nur etwa 1dB, die Bandbreite beträgt etwas mehr als 200kHz, also fast ideal.
Hier noch der Mischer mit dem ZF-Filter (die beiden senkrecht stehenden Spulen), die Oszilllator-Variometerspule (silbrig auf dem Plexiglasrohr) und rechts von der Abschirmung der Zwischenkreis, ganz rechts die Röhrenfassung von der HF-Stufe.
Für die Impedanzmessungen habe ich meine Uralt-HP-Impedanzmessbrücke hervorgeholt. Diese ist rein passiv und braucht einen Signalgenerator und einen HF-Detektor. Ich benutze dazu den Spektrum-Analyser mit dem Tracking-Generator. So kann man nicht nur bei einer bestimmten Frequenz die Impedanz bestimmen, sondern auch eine Impedanz vorgeben und schauen, bei welcher Frequenz diese auftritt. Für Messungen an aktiven Schaltungen ist dieses Messgerät weniger geeignet, denn für eine gute Detektion des Brücken-Nullpunktes braucht es 0dB, besser noch mehr, und dieser Pegel liegt am Prüfling und sorgt so für Übersteuerung von Verstärkerstufen. Bei Röhren kann man aber die Heizung abschalten und kann so mindestens die statische kapazitive Belastung messen, was auch schon viel hilft.
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heute habe ich noch die HF-Vorstufe in Betrieb genommen. Die Verstärkung ist gut und der Zwischenkreis wird ordentlich entdämpft, so dass er jetzt zur Selektion beiträgt. Die Neutralisation braucht aber noch Verbesserung, damit die HF-Stufe unabhängig von der angeschlossenen Antenne stabil bleibt und nicht schwingt. Die Spannungsverstärkung vom Antenneneingang bis zum Ausgang des ZF-Filters beträgt etwa 100, was ganz ordentlich ist und so zusammen mit den 4 ZF-Stufen auch bei minimaler Antennenspannung eine ordentliche NF-Spannung bringt und ab etwa 10V Antennenspannung in die Begrenzung geht.
die HF-Vorstufe ist jetzt gezähmt, sprich korrekt neutralisiert. Da die Neutralisation etwas frequenzabhängig ist, ist der Abgleich nicht ganz einfach.
Weiter habe ich mich den Variometern gewidmet. Der Frequenzbereich konnte erfolgreich ausgeweitet werden, indem nicht nur Ferritkerne zwecks Erhöhung der Induktivität eingeschoben werden, sondern Alu- oder besser Kupferrohre zur Reduktion der Induktivität. Mit dieser Kombination lässt sich der gesamte UKW-Bereich von 87.5..108MHz überstreichen.Durch diverse Experimente habe ich jetzt auch die richtige Geometrie der Schiebestange mit den Metall- und Ferritelementen, so dass der Gleichlauf auch stimmt. Nun muss ich diese noch sauber herstellen, dabei stellt sich auch die Frage, wie man sie am besten zusammenbaut. Eine Option ist zusammenkleben und anschliessend mit Epoxidharz vergiessen, dann ist es bombenfest, allerdings darf es sich nicht krümmen, sonst klemmt es nachher. Eine andere Möglichkeit ist die, dass die passgenauen Teile nur in das Plexiglasrohr eingeschoben werden und aussen ein Schieber montiert wird, der von einer Seite starr und von der anderen mit einer Feder auf die Teile drückt und sie so zusammenhält. Ist auf jeden Fall noch eine mechanische Herausforderung, da es auch leichtgängig sein muss, damit es beim Abstimmen nicht klemmt und die Abstimmung präzis wird.
Zum Abgleich des Gleichlaufs habe ich eine neue Methode ausprobiert, die sich als sehr nützlich erwies. Mit dem Tracking-Generator wird die HF am Antenneneingang eingespeist, und der Spektrum-Analyser wird am Mischereingang angeschlossen. Dargestellt wird der Frequenzbereich von etwa 85..120MHz. So sieht man einerseits die Resonanz-Peaks der beiden HF-Kreise (falls sie nicht auf derselben Frequenz sind) und weiter noch das Oszillatorsignal. Der Gleichlauf ist dann korrekt, wenn bei jeder Abstimmposition einerseits die Resonanz-Peaks der beiden HF-Kreise übereinanderliegen (also nur ein Peak sichtbar) sowie der Abstand zum Oszillator-Peak genau der ZF entspricht.
Die Verstärkung beträgt jetzt etwa 35..45dB, sie nimmt mit der Frequenz zu, vermutlich wegen der Kernverluste der Ferrite, die bei hohen Frequenzen nicht mehr in den Spulen sind. Es hat sich gezeigt, dass eine Anodenspannung von 55V völlig ausreichend ist, mehr Spannung gibt nur einen höheren Stromverbrauch und mehr Röhrenverschleiss. Die Spiegelfrequenzunterdrückung beträgt mehr als 40dB, das schaffen viele Industriegeräte nicht.
Einen Empfangsversuch habe ich auch gemacht, als ZF-Verstärker diente der Eigenbau-SDR. Da bei diesem die maximale Bandbreite für FM 20kHz ist, gibt es natürlich riesige Verzerrungen, aber ich konnte so im 'Bunkker' 12 UKW-Stationen empfangen. Dabei ist noch anzumerken, dass die für den ZF-Abgriff verwendete Sonde 30dB Dämpfung hat. Als Antenne diente ein etwa 50cm langer Draht.
so, jetzt ist der UKW-Tuner fertig und somit die grösste Herausforderung geschafft (glaube ich wenigstens...).
Der Metallbügel, der hinter den Röhren durchgeht, drückt von beiden Seiten auf die Variometer-Stange und hält so den Kunststoff und die Ferrite zusammen. Da ich nur Teflon- und Polyamid-Stangen auftreiben konnte, die beide die Eigenschaft haben, dass man sie nicht verkleben kann, habe ich die Variante mit der Feder gewählt. Später wird der Bügel über einen Seilzug angetrieben. Die Mischer-Röhre hat noch eine professionelle Abschirmung bekommen, damit sich der Oszillator bei Annäherung nicht verstimmt und auch die Anode nicht als Sendeantenne dient. Die HF-Röhre braucht keine Abschirmung.
Hier noch ein Bild von innen:
Links ist der Oszillator und das ZF-Filter, in der Mitte der Zwischenkreis und rechts der Eingangskreis. Die Wicklung mit dem weissen Draht in der Zwischenkreisspule ist für die Neutralisation der HF-Stufe. Im Teflonschlauch, der parallel zur Oszillatorspule verläuft, befindet sich die Koppelspule auf das Gitter. Auf diese Weise ist die Spule wirklich symmetrisch (wichtig, damit Brücken-Nullpunkt frequenzunabhängig ist) und die Kopplung unabhängig von der Stellung des Variometers. Im Plexiglasrohr sieht man noch die Ferritkerne und die Kupferrohre für die Reduktion der Induktivität. Diese sind aus selbstklebender Kupferfolie, die an den Enden zusammengelötet ist, damit es eine möglichst perfekte Kurzschlusswindung gibt. Der Abstimmungsweg beträgt ca. 20mm.
Noch ein paar Worte zur Schaltung, die als PDF angehängt ist.
Das Antennensignal gelangt über eine Anzapfung zur Impedanzanpassung an den Eingangskreis aus L1 und C4, abgestimmt wird mit L1, und weiter an das Gitter von V1. Wenn die Anodenspannung kleiner als 60V ist, reicht der Gitter-Anlaufstrom für die Gittervorspannung. Im Anodenkreis liegt der Zwischenkreis aus L2 und C7 und die alles andere als vernachlässigbare Eingangskapazität des Mischers (ca. 40pF), daher wird dieser über eine Anzapfung und den eher kleinen Kondensator C8 angeschlossen. Über C5 wird die HF-Stufe neutralisiert, indem eine gegenüber der Anode gegenphasige Spannung auf das Gitter geführt wird, so dass die von der Gitter-Anodenkapazität rückgekoppelte Spannung kompensiert wird. So gibt es keine Rückwirkung auf den Eingang und damit auch keine Schwingungen.
Der Mischeroszillator besteht aus dem Schwingkreis L3/C9 im Anodenkreis und der Rückkopplungswicklung von L3 auf das Gitter. Mit C10 wird die Brücke symmetriert, so dass an der Anzapfung der Rückkopplung (also dort, wo über C8 die HF eingespeist wird) keine Oszillatorspannung liegt (C10 entspricht dann der wirksamen Gitterkapazität). So wird einerseits die Abstrahlung minimiert und andererseits hat die Impedanz an diesem Punkt, die nicht konstant ist, keinen Einfluss auf die Oszillatorfrequenz. Die Zwischenfrequenzspule L4 ist für den Oszillator eine hochohmige Drossel zur Zuführung der Anodenspannung, für die Zwischenfrequenz bildet sie zusammen mit der Serieschaltung von C11 und C6 einen Schwingkreis. Zusammen mit L5 und der Kapazität der abgeschirmten Leitung zur Weiterleitung der ZF bildet sie das erste ZF-Bandfilter, die Kopplung zwischen L4 und L5 bestimmt die Durchlasskurve und wird durch den Abstand der beiden Spulen zueinander definiert. R3 sorgt dafür, dass an C6 ein kleiner Teil der ZF-Spannung auf Grund des Resonanz-Stroms abfällt. Diese Spannung ist gegenüber der ZF-Spannung an der Anode gegenphasig und gelangt via L2, C8 und L3 an das Gitter und neutralisiert so die Röhre für die ZF, was eine höhere ZF-Verstärkung und einen höheren Ausgangswiderstand ergibt. V2 erzeugt sich die negative Gittervorspannung selbst durch den bei den positiven Halbwellen am Gitter fliessenden Strom, der die Parallelschaltung von C8 und C10 negativ auflädt. Somit ist der Anodenstrom ohne Schwingung viel grösser. Bei Betriebsspannungen ab etwa 70V wird dabei der Strom ohne Schwingung unzulässig hoch. C1, C2 und C12 sind Durchführungskondensatoren. Es ist weiter empfehlenswert, direkt an der Röhrenfassung die beiden Heizfadenanschlüsse mit einem 10nF-Kondensator zu überbrücken. Es ist zu beachten, dass die Polarität der Heizspannung relevant ist.
gefällt mir wunderbar das Projekt !!! Lese sehr interessiert mit, sind sehr schöne Anregungen für eigene Aufbauten dabei, plane noch einen TV-Tuner, auch mit Variometer.
Zwischenbasis ginge natürlich auch, bei direkt geheizten Röhren braucht es dann halt eine Common-Mode-Drossel für die Zuführung des Heizstroms, was aber bei UKW wegen der geringen Induktivität einfach ist. Der Grund für die Kathodenbasis-Schaltung ist die höhere Eingangsimpedanz, so dass die Schwingkreisgüte und damit die Steuerspannung steigt, was günstig für das Rauschen ist. Da der Eingangskreis im Gegensatz zu den üblichen ECC85-Tunern abgestimmt wird, muss er nicht breitbandig sein. Neutralisieren muss man ja auch die Zwischenbasis-Schaltung, somit hat sie hier keine Vorteile. Ich überlegte mir noch die Gitterbasis-Schaltung, weil man dann nicht neutralisieren muss, aber wegen der geringen Verstärkung habe ich sie dann wieder verworfen.
Elektronik ist manchmal auch ganz gewöhnliche Spengler- und Schlosserarbeit Heute habe ich das Chassisblech gemacht, noch fehlt der FM-Tuner (wäre ganz links, die grossen Löcher sind für die Röhnre) und das Frontblech mit den Abstimmantrieben.
Die Welle mit dem Rad neben dem Drehko ist für den UKW-Variometerantrieb. Das Ganze ist recht kompakt geraten, das wird beim Aufbau stellenweise etwas mühsam werden, wenn man etwas ändern muss, aber das ist nicht vorgesehen
Für die FM-ZF-Filter habe ich noch Versuche angestellt, hier ist die Güte matchentscheidend. Dabei gab es folgende Rangliste:
1. Epcos-K1-Doppellochkern 2. 'gewöhnliche' Spule mit HF-Litze und Eisenpulverkern 3. Neosid-Spule (selbstgewickelt, allerdings nicht mit optimalem Drahtquerschnitt) 4. handelsübliche Festinduktivität
Mit dem K1-Kern errreicht man eine Verstärkung von etwa 50 bei 10.7MHz, während die anderen Spulen Verstärkungen von 10..25 ergeben. Die hohe Güte verlangt aber nach einem dreikreisigen Filter, bei den üblichen zweikreisigen Filtern ist entweder die Bandbreite mit 100kHz zu gering oder dann gibt es eine ordentliche 'Delle' mit 'Doppelhöcker'. Man kann das Filter natürlich dämpfen, aber das macht keinen Sinn. Hier gibt es noch etwas Arbeit, daneben muss ich noch das Frontblech mit den Abstimmantrieben machen.
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, durch eine etwas direktere Masseführung war es dann schon 1k
V Antennenspannung in die Begrenzung geht.
