Home - Techniek - Electronica - Radiotechniek - Radio amateur bladen - CQ-DL - Ein 2-m-Empfänger selbstgebaut
Im Gegensatz zur Kurzwelle ist ein Empfang der meist sehr schwachen Signale im 2-m-Band kaum ohne umfangreichere Technik möglich. Je komplexer aber eine Schaltung wird, desto geringer sind die Chancen eines erfolgreichen Eigenbaus. Um diesen dennoch zu ermöglichen, wurde beim Entwurf dieser Schaltung das folgende Ziel verfolgt: Die angewendete Technik sollte auch für Empfänger nachvollziehbar sein, wobei beim Aufbau besonders auf die Verwendung selbst herstellbarer Platinen und überall erhältlicher, kostengünstiger Bauteile Wert gelegt wurde.
Entstanden ist ein einfaches Gerät, das naturgemäß den üblichen Ansprüchen in vielen Punkten nicht genügen kann, mit dem aber gerade der Newcomer schon einmal ins 2-m-Band hineinhören kann. Die verwendeten Einzelschaltungen sind im Grunde nicht neu und zum Teil in älteren und auch neueren Schaltungen wiederzufinden. Neu allerdings ist der übersichtliche und großflächige Aufbau auf einer handelsüblichen, selbst leicht herstellbaren Platine mit den Maßen 100 x 160 mm.
Schaltungskonzept
Abb. 2 - Blockschaltbild des Empfangers.
Aus dem Blockschaltbild wird deutlich, daß es sich um einen Doppelsuperhet handelt (Abb. 2). Die schwachen Ein- gangssignale werden durch den MOSFET BF 900 verstärkt und gelangen zum Mischer-IC SO42P. Dieses IC ist zugleich als Oszillator geschaltet. Es erzeugt die Frequenzen von 133,2 bis 135,4 MHz und mischt diese mit den Eingangssignalen. Die dabei jeweils entstehende erste Zwischenfrequenz von 10,7 MHz wird gefiltert und im IC TCA 440 weiter verstärkt, mit einer quarzstabilisierten Frequenz von 10,245 MHz auf die zweite Zwischenfrequenz von 455 kHz heruntergemischt und nochmals verstärkt. Zusätzlich enthält das IC noch einen weiteren Verstärker, der genutzt wird, um das S-Meter anzusteuern.
Schließlich erreicht das Signal den FM-Demodulator SO41P. Die danach zur Verfügung stehende NF wird im IC LM 380 N verstärkt und gelangt von dort zum Lautsprecher. Fängt die Antenne kein Signal auf, wird das dann vorhandene Rauschen verstärkt, gleichgerichtet und zum Abschalten des NF-Verstärkers genutzt.
Erläuterungen zu den einzelnen Baugruppen
Vorverstärker und 1. Mischerstufe
Der BF 900 oder ein ähnlicher Typ verstärkt die durch L 1/Tr 1 ausgefilterten Frequenzen. Da bei hohen Frequenzen leicht die Gefahr der Selbsterregung durch Rückkopplungseffekte besteht, wird ein Teil der am Sourcewiderstand R 3 abfallenden Wechselspannung über C 2 auf das Gate 2 gegengekoppelt.
Am Schwingkreis L 2/T 2 fällt das verstärkte Signal ab und wird durch die Spule L 3, die nur aus einer Windung besteht und in die Mitte der Spule L 2 geschoben werden muß, ausgekoppelt und den Basen der kreuzgekoppelten Differenzverstärker des SO42P zugeführt (Abb. 3).
Abb. 3 - Selbstschwingender Mischer SO42p.
T 2 und T 3 des SO42P sind als Oszillator geschaltet, der die Frequenzen von 133,2 bis 135,4 MHz erzeugt. Frequenzbestimmend sind neben dem Schwingkreis L 4/T 3 die Kondensatoren C 7, C 8, C 9, C 10 und die Kapazitätsdiode D 1.
Die Mischdifferenz aus Eingangs- und Oszillatorfrequenz von 10,7 MHz wird an Pin 2 über ein handelsübliches Spulenfilter ausgekoppelt. Ein zusätzliches Keramikfilter (Bandbreite allerdings immer noch etwa 300 kHz) unterstützt die Filterwirkung.
2. Mischstufe, ZF-Verstärker und S-Meter-Anzeige
Der TCA 440 ist ein hochintegrierter Baustein. Er enthält einen HF-Verstärker, einen Mischer, einen ZE-Verstärker, einen Oszillator und einen Regelspannungsverstärker, der zugleich eine Spannung zur S-Meter-Anzeige liefert.
Wie aus Abb. 4 hervorgeht, wird das Signal der 1. ZF von 10,7 MHz zunächst im -HF-Verstärker verstärkt und dann mit dem Signal des Quarzoszillators im Mischer gemischt, so daß an Pin 16 unter anderen auch die Frequenz von 455 kHz (10,7 MHz - 10,245 MHz = 455 kHz) zur Verfügung steht. Durch das schmalbandige Keramikfilter CFU 455 wird dieses Signal ausgefiltert und zum Eingang des geregelten ZFVerstärkers (Pin 12) geleitet. An Pin 7 wird schließlich das inzwischen hochverstärkte Signal abgenommen und über C 21 dem FM-Demodulator zugeführt.
Da sich die Filterwirkung des CFU 455 am Eingang als ausreichend erweist, wird am Ausgang des ZF-Verstärkers auf das übliche Auskopplungsfilter verzichtet. Es genügt eine HF-Drossel von etwa 20 pH. Ein Teil der HF wird durch die Diode D 2 gleichgerichtet und gelangt über R 11 an den Eingang des Regelverstärkers (Pin 9). Dieser liefert neben der Regelspannung für den dreistufigen ZF-Verstärker auch die Ansteuerspannung für das S-Meter (Pin 10). Zur Einstellung des S-Meter-Vollausschlags dient ein parallel zum Meßwerk geschaltetes Trimmpoti von 1 kΩ.
FM-Demodulator, Rauschunterdrückung und NF-Endstufe
Im IC SO41P (Abb. 5) wird das frequenzmodulierte Signal von 455 kHz nochmals verstärkt und gleichzeitig begrenzt, um eventuell vorhandene amplitudenmodulierte Störungen zu unterdrücken, und schließlich demoduliert. Die an Pin 8 vorhandene Niederfrequenz wird über das Potentiometer P 2 zum NF-Verstärker LM 380 N geführt (sollte dieses IC zum Schwingen neigen, muß ein zusätzlicher 100 pF parallel zum Lautsprechereingang geschaltet werden). Legt man Pin 1 des LM 380 N (Abb. 6) nach Masse, wird die Stromversorgung seines Eingangsverstärkers kurzgeschlossen und so die Verstärkung unterbrochen. Dies wird in der Schaltung dazu genutzt, das lästige Rauschen zu unterdrücken, wenn kein Sender empfangen wird. Während sich das Sprachsignal aus relativ tiefen Frequenzen zusammensetzt, besteht das Rauschen aus sehr hohen Frequenzen. Diese gelangen über C 31, P 3 und C 32 = 1 nF zu T 2, werden verstärkt und gleichgerichtet. Ist diese Gleichspannung hoch genug, wird T 3 durchgesteuert und damit Pin 1 des IC nach Masse geschaltet - der Lautsprecher bleibt stumm. Die Größe der Rauschspannung und damit der Einsatz der Rauschunterdrückung (Squelch genannt) wird mit P 3 eingestellt.
Abb. 3 Schema ontvanger
Abstimmung des Empfängers
Obwohl eine einfache Schaltung gewählt wurde, ist der Abgleich des Gerätes für Anfänger nicht ganz problemlos. Auch ist das Vorgehen stark abhängig von den zur Verfügung stehenden Meßgeräten. Im Folgenden werden drei Methoden beschrieben, das Problem zu lösen.
Abstimmung mit Hilfe eines Dip-Meters Alle Trimmkondensatoren (Tr 1 bis Tr 3) werden auf Maximum gestellt. Parallel zum Antenneneingang wird ein kurzbeiniger Widerstand von 47 0 gelötet, der den Eingang belastet und so die Gefahr der Entstehung wilder Schwingungen vermindert.
Mit dem Dip-Meter wird dann der Schwingkreis L 4/T 3 auf etwa 134 MHz eingestellt, wobei P 1 in Mittelstellung stehen sollte. Plaziert man jetzt das Dip-Meter in die Nähe von L 3, muß das S-Meter bei etwa 123 MHz (untere Spiegelfrequenz) und bei etwa 145 MHz ausschlagen. Ist dies der Fall, bringt man die Spule des Dip-Meters in die Nähe des Antenneneingangs und stimmt zunächst mit T2den Schwingkreis L 2/T 2 ab. Leider beeinflußt dieser Schwingkreis auch die Oszillatorfrequenz, so daß ständig mit P 1 nachgeregelt werden muß, um auf Sendermitte zu bleiben.
Ist T 2 auf maximalen S-Meter-Ausschlag eingestellt, wird an den Antenneneingang etwa 20 cm Draht gelötet (den 47-0-Widerstand noch nicht auslöten!). Etwas entfernt davon legt man das Dip-Meter und stimmt mit T 1 den Eingangsschwingkreis auf Maximum ab. Abschließend wird das Filter F 1 ebenfalls auf Maximum eingestellt. Jetzt kann der 47-0-Widerstand am Antenneneingang wieder entfernt und eine Antenne angeschlossen werden.
Mit Hilfe eines gleichbleibenden Signals (Relais oder Feststation) wird zunächst die Spule des FM-Demodulators F 2 auf maximale Lautstärke gestellt. Danach wiederholt man den Abgleich der Schwingkreise L 1/T 1 und L 2/T 2. (Zur Abstimmung der Trimmkondensatoren empfiehlt sich die Benutzung eines kleinen Plastikschraubendrehers oder eines Abstimmbestecks.)
Falls P 1 wesentlich mehr als die 2 MHz des Amateurfunkbandes überstreicht, sollte der Bereich eingegrenzt werden, indem zwischen P 1 und Masse ein Trimmpoti von 100 kO geschaltet wird (Abb. 7). Je geringer sein Wert ist, desto größer ist der überstrichene Frequenzbereich.
Ganz zum Schluß wird das S-Meter mit Hilfe des Paralleltrimmpotis von 1 kΩ so eingestellt, daß ein sehr starker Sender das Meßgerät fast zum Vollausschlag bringt. Daß das S-Meter auch dann noch mit S2/S3 das Rauschen anzeigt, ist ein zu vernachlässigender Schönheitsfehler dieser Schaltung.
Abstimmung mit Hilfe eines Frequenzzählers, Meßsenders und eines Oszilloskopes
Hat man Zugang zu diesen Meßgeräten, ist der Abgleich wesentlich einfacher und genauer. Zunächst wird ein empfindlicher Frequenzzähler mit einer kleinen Spule an L 1 gekoppelt und der Schwingkreis mit T 3 so eingestellt, daß der Oszillator von 133,2 MHz bis 135,4 MHz schwingt. Schließt man nun den Meßsender an den Antenneneingang (der 47-0-Widerstand ist hier nicht nötig!), wird man das 10,7MHz-Signal auf dem Oszilloskop beobachten können.
Es bleibt nur noch, T 2, T 1 und F 1 auf Maximum (und später F 2 auf maximale Lautstärke) abzustimmen, und der Abgleichvorgang. ist beendet. Vor allem die Bereichseinstellung mit P 1 ist mit Hilfe des Frequenzzählers bzw. eines genauen Meßsenders wesentlich einfacher als mit dem naturgemäß nur grob anzeigenden Dip-Meter.
Abstimmung mit Hilfe eines Funkamateurs
Beim DARC bringt man in Erfahrung, wer der Vorsitzende des nächsten DARCOrtsverbandes ist. Dieser kann in der Regel einen technisch versierten Funkamateur vermitteln, der bereit ist, ein wenig Zeit, Meßgeräte und Kenntnisse zur Verfügung zu stellen, um das Projekt erfolgreich zu beenden. Denn neben Zielen wie dem Erwerb und der Vermittlung technischer Kenntnisse, internationaler Verständigung und vielem mehr gehört zu den Merkmalen des internationalen Amateurfunks auch die gegenseitige Hilfsbereitschaft - und die fängt vor Ort an. Ein Versuch lohnt sich!
Abb. 11 Spulen.
Anschluß eines externen VFOs
Anstelle des selbstschwingenden Mischers kann auch ein externer VFO benutzt werden. Das erleichtert die Abstimmung, da dieser mit einem Frequenzzähler exakt eingestellt werden kann und durch die Abstimmung des Schwingkreises L 2/T 2 nicht oder nur wenig beinflußt wird.
Abb. 12 Anschluß eines externen VFOs.
Abb. 13 beschaltung bei unverändertem Platinenlayout.
In den Abb. 12 und 13 wird deutlich, wie auf einfache Weise bei unverändertem Platinenlayout ein externer VFO angeschlossen werden kann. Das Beispiel eines VFOs, der auf einer Lochrasterplatine aufgebaut werden kann, zeigt Abb. 14.
Abb. 14 2 m VFO
Stückliste
| Widerstände | |
|---|---|
| R 3, 4, 5, 8, 14 | 100Ω |
| R 7 | 390Ω |
| R 19, 20 | 1 kΩ |
| R 13 | 2,2 kΩ |
| R 10 | 4,7 kΩ |
| R 15 | 5,6 kΩ |
| R 12, 16 | 10 kΩ |
| R9 | 18kΩ |
| R1 | 22 kΩ |
| R 11 | 39 kΩ |
| R 2 | 47 kΩ |
| R 6 | 100 kΩ |
| R17 | 560kΩ |
| R18 | 1MΩ |
| Kondensatoren | |
| C8,9 | 6,8pF |
| C7 | 12pF |
| C19 | 47pF |
| C10,24,27 | 100pF |
| C2,3,21,32 | 1 nF |
| C 1, 5, 17, 20, 26, 30, 31 | 10 nF |
| C 4, 6, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 22, 23, 25, 28, 33 | 100 nF |
| C 34 | 1 µF |
| C 29 | 10 µF |
| C 36 | 220 µF |
| C 35 | 470 µF |
| Halbleiter | |
| D 1 | Kapazitätsdiode BB 105 |
| D2,3,4 | AA112o.a. |
| T1 | BF 900 o. ä. |
| T 2, 3 | BC 548 o. A. |
| ICs | |
| 2 x 78L08 | |
| 1 x SO42P | |
| 1 x SO41P | |
| 1 x TCA440 | |
| 1 x LM380N | |
| Filterdrosseln | |
| 1 x 10,7 MHz grün, braun oder orange 10 x 10 mm (oder 7 x 7 mm) | |
| 1 x 455 kHz schwarz, weiß oder gelb 10 x 10 mm (oder 7 x 7 mm) | |
| 1 x SF 10.7 Keramikfilter | |
| 1 x CFU 455 Keramikfilter | |
| 1 x HF-Drossel 220 pH | |
| Potentiometer | |
| P1 | 100 kΩ, lin u. Trimmpott 100 kΩ |
| P 2 | 47 kΩ, log |
| P 3 | 22 kΩ, lin |
| Folientrimmer | |
| Tr 1, 2, 3 | 20 pF |
| Spulen | |
| (siehe Abb. 11) | |
| Sonstiges | |
| Platine 160 x 100 m (selbst herstellen) | |
| Lautsprecher 8 Ω | |
| Amperemeter 50 µA und Trimmpoti 1 kΩ | |
| Quarz 10,245 MHz oder 10,240 MHz | |
| 3 x IC-Fassung 14polig | |
| 1 x IC-Fassung 16polig | |
| 17 Lötnägel 1,3 mm | |
Außer den Filtern sind alle Teile im Versandhandel oder aber auch in kleineren Elektronikläden zu bekommen. Lieferadressen für Filter finden sich leicht in den Anzeigen der vielen Elektronikmagazine - insbesondere natürlich in der cqDL.
Harald Kunter, DF9YM