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Forum: HF, Funk und Felder Superhet bauen - einige Fragen


Autor: Alfred (Gast)
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Grüss euch,
seit einiger Zeit befasse ich mich mit allem rund um HF. Enorm spannend, 
ich habe auch schon diverse Schaltungen aufgebaut, welche auch 
funktionierten.
So, und nun möchte ich mal folgendes versuchen:
Ich möchte einen Empfänger für UKW nach dem Superhet-Prinzip bauen.
Grundsätzlich erscheint mir die Funktionsweise recht einfach:

Antenne -> HF-Verstärker -> Mischer -> ZF-Filter -> Demodulator -> 
NF-Verstärker.

Im Mischer wird eine einstellbare LO-Frequenz zum HF-Signal 
dazugemischt.
Soweit so gut. Aus dem Mischer kommt ja dann ein Frequenzgemisch, 
welches die Frequenzen HF + LO und HF-LO enthält. Das ZF-Filter kann man 
dann als steilflankiges Bandpass bauen, welches ein festes Durchlassband 
hat.
Die LO wird dann jeweils so eingestellt, dass die Differenz des zu 
empfangenden HF-Signals und der LO-Frequenz im Durchlassbereich des 
ZF-Filters liegt. Ist das soweit korrekt?
Mir ist ausserdem noch nicht ganz klar, wie Breitbandig denn das 
ZF-Filter sein muss. Sagen wir, ich will eine ZF von 10 MHz haben. Wo 
muss ich dann fgu und fgo des Filters festlegen? Und wie realisiere ich 
ein ausreichend steilflankiges Filter? Mal davon ausgehend, dass ich 
normales UKW-FM Radio empfangen will.

Weiter:
Ich habe im Buch "An Introduction to Radio Frequency Engineering" die 
Mixer-Schaltung gefunden, welche im Anhang abgebildet ist. Mit dem JFET 
gefällt mir das gut, möchte ich gerne so nachbauen. Wie man einen 
"normalen" Verstärker mit einem JFET baut, ist mir klar, aber wie muss 
man das ganze dimensionieren, wenn am Sourcewiderstand noch der LO 
angeschlossen wird?

Dann noch eine weitere Frage.
Wie könnte der HF-Verstärker aussehen? Der muss ja dann wieder recht 
breitbandig sein und ausserdem hohe Frequenzen ausreichend verstärken 
können. Ich denke, auch da lässt sich wieder was mit einem JFET machen. 
Der BF245B ist mein Freund (ich habe davon Kistenweise hier rumliegen).
Allerdings frage ich mich: der HF-Verstärker ist einerseits breitbandig, 
andererseits muss er das Antennensignal, welches ja ansich recht schwach 
ist, doch ordentlich verstärken. Oder nicht? Zwei Dinge, die sich wieder 
ausschliessen, da ja jeder Verstärker ein begrenztes GBW hat.

Also, ich hoffe, ihr könnt mir ein bisschen weiterhelfen, in der 
Zwischenzeit versuche ich einen brauchbaren Oszillator zu bauen ;-)

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Alfred schrieb:
> Ich möchte einen Empfänger für UKW nach dem Superhet-Prinzip bauen.
> Grundsätzlich erscheint mir die Funktionsweise recht einfach:
>
> Antenne -> HF-Verstärker -> Mischer -> ZF-Filter -> Demodulator ->
> NF-Verstärker.
Da fehlt wohl zwischen Mischer und Demodulator der ZF-Verstärker.
Der liefert schließlich die eigentliche Verstärkung.

> ZF-Filters liegt. Ist das soweit korrekt?
Ja, Du hast das Prinzip verstanden.

> Mir ist ausserdem noch nicht ganz klar, wie Breitbandig denn das
> ZF-Filter sein muss. Sagen wir, ich will eine ZF von 10 MHz haben. Wo
> muss ich dann fgu und fgo des Filters festlegen? Und wie realisiere ich
> ein ausreichend steilflankiges Filter? Mal davon ausgehend, dass ich
> normales UKW-FM Radio empfangen will.
Modulationsindex bei Breitband-FM ist 5, Die maximale 
Modulationsfrequent ist das obere Ende des oberen Seitenbandes des 
Stereo-Differenzsignals (RDS usw. mal ignoriert).
Stereo Hilfsträger ist 38kHz + 15kHz NF-Bandbreite = 53kHz.
53kHz * 5 = 265kHz ZF-Bandbreite. 220kHz reichen praktisch für 
brauchbare Übersprechdä,pfung bei Stereo aus, für nur Mono reicht 
entsprechend weniger.

>
> Weiter:
> Ich habe im Buch "An Introduction to Radio Frequency Engineering" die
> Mixer-Schaltung gefunden, welche im Anhang abgebildet ist. Mit dem JFET
> gefällt mir das gut, möchte ich gerne so nachbauen. Wie man einen
> "normalen" Verstärker mit einem JFET baut, ist mir klar, aber wie muss
> man das ganze dimensionieren, wenn am Sourcewiderstand noch der LO
> angeschlossen wird?
Mach den Emitterwiderstand zum Experimentieren einstellbar und suche den 
besten Arbeitspunkt. Der muß zum Mischen im nichtlinearen Teil der 
Kennlinie liegen.

> Dann noch eine weitere Frage.
> Wie könnte der HF-Verstärker aussehen? Der muss ja dann wieder recht
> breitbandig sein und ausserdem hohe Frequenzen ausreichend verstärken
> können. Ich denke, auch da lässt sich wieder was mit einem JFET machen.
> Der BF245B ist mein Freund (ich habe davon Kistenweise hier rumliegen).
> Allerdings frage ich mich: der HF-Verstärker ist einerseits breitbandig,
> andererseits muss er das Antennensignal, welches ja ansich recht schwach
> ist, doch ordentlich verstärken. Oder nicht? Zwei Dinge, die sich wieder
> ausschliessen, da ja jeder Verstärker ein begrenztes GBW hat.
Antennekreis stark bedaämpft, damit er über das ganze Band reicht.
Den JFET mit Gate an GND, Source über den Eingangskreis und 
R/C-Parallelschaltung an GND. Orientiere Dich an der 
Gitterbasisschaltung der Röhren, der JFET benimmt sich prinzipiell wie 
eine Röhre.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Alfred (Gast)
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Hi Michael,
danke für deine Ausführungen. Den ZF-Verstärker hatte ich natürlich in 
meinem ersten Post vergessen, aber du hast recht, so einer gehört da 
auch noch rein ;-)
Ich denke, der ZF-Verstärker ist nicht wirklich schwer, er muss ja nur 
eine einzige Frequenz verstärken können. Von daher....

Wie man Stereo FM demoduliert - davon habe ich, zugegebenermassen, keine 
Ahnung. Ich denke, ich werde es bei Mono belassen. Oder kennst du eine 
gute Erklärung, wo beschrieben wird, wie stereo funktioniert? ich meine, 
mal was gelesen zu haben, dass man da auch wieder 2 Frequenzen hat. Die 
eine Frequenz enthält die Summe der beiden Stereokanäle, die andere die 
Differenz. Oder irgendwie so. ?
Das mit den Röhren ist ein guter Tip, ich habe hier noch ein altes 
Röhren-Bastelbuch, welches zuhauf solche Schaltungen enthält.
Meinst du, der BF245B lässt sich auch im Antennenkreis verwenden, oder 
muss ich da was hochwertigeres nehmen?

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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http://de.wikipedia.org/wiki/Stereodecoder

keine Angst davor du kannst auch einen PLL Schaltkreis speziell dafür 
verwenden dort ist der komplette Dekoder drinnen, und der benötigt nur 
etwas Hühnerfutter.

z.B.

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/19...

Autor: Michael U. (amiga)
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Alfred schrieb:
> Hi Michael,
> danke für deine Ausführungen. Den ZF-Verstärker hatte ich natürlich in
> meinem ersten Post vergessen, aber du hast recht, so einer gehört da
> auch noch rein ;-)
> Ich denke, der ZF-Verstärker ist nicht wirklich schwer, er muss ja nur
> eine einzige Frequenz verstärken können. Von daher....
Naja... ;-)
Prinzipiell gibt es 2 Wege, kommt darauf an, wie klassisch Du das 
aufbauen willst.
Du hast mindestens 3 Probleme zu losen: ausreichende Verstärkung, um das 
Signal aus der Mischstufe auf den Pegel zu bringen, bei dem das Signal 
am Ausgang der ZF möglichst gut begrenzt ist, um AM zu unterdrücken.
Gleichzeitig muß dieses Signal ausreichend groß sein, damit der 
Damodulator damit gut zurecht kommt.
Dazu muß der Filterkram die gewünschten rund 150-250kHz Bandbreite 
haben, möglichst steile Flangen, ein möglichst gerades Dach der 
Durchlaßkurve.
Zu guter letzt muß es stabil sein und darf nicht ins Schwingen kommen, 
weil die Verstärkung eben recht hoch ist.
Bei alten Weg war die Selektion verteilt. 
Filter-Verstärkerstufe-Filter-Verstärkerstufe usw.
Als man ausreichen rauscharme und stabile Breitbandverstärker als IC 
bauen konnte, wurde die Selektion zu einem Filterblock (meist 
Keramikfilter) zusammengefasst und dann eben breitbandig verstärkt. War 
einfacher, billger und meist auch besser. Dieser Weg ist mit diskreten 
Transistorstufen aber kan stabil zu realisieren...


> Wie man Stereo FM demoduliert - davon habe ich, zugegebenermassen, keine
> Ahnung. Ich denke, ich werde es bei Mono belassen. Oder kennst du eine
> gute Erklärung, wo beschrieben wird, wie stereo funktioniert? ich meine,
> mal was gelesen zu haben, dass man da auch wieder 2 Frequenzen hat. Die
> eine Frequenz enthält die Summe der beiden Stereokanäle, die andere die
> Differenz. Oder irgendwie so. ?
Wenn  die ZF breit genug ist und der Demodulator linear genug, hast am 
NF-Augang sowieso das komplette Gemisch.
0...15kHz das R+L (also Mono) NF-Band
19kHz Pilotton für den Stereodecoder
23kHz...38kHz unteres Seitenband (AM) des R-L (Differenz-)signals
38kHz unterdrückter Träger des AM-Differenzsignals
38kHz...53kHz oberes Seitenband dazu.

Der Stereodecoder muß jetzt folgendes erledigen:
19kHz rasufiltern, verstärken und verdoppeln, das ist dann der fehlende 
38kHz Träger für das Differenz-AM-Signal.
23-53kHz Rasufiltern, dazu den 38kHz Träger addieren.
Nun hat man ein normales AM-Signal. Das wird demoduliert und liefert 
L-R.
Nun kommt das Monosugnal dazu und eine einfache Matrix erzeugt R+L + L-R 
= 2L.
Das Differenzsignal um 180 Grad gedreht macht dann R+L - L-R = 2R
Damit sind Links und Rechts wieder da. Die 2 ist nur ein 
Spannungsfaktor.

Kann man auch diskret aufbauen, auch in sehr einfacher Schaltung zum 
Experimentieren. Wird aber ohne Multiplexgenerator eben nur spielen, man 
kann beim Abgleich nicht feststellen, ob die Pegel- und Phasenlagen 
wirklich das so gesendete Stereosignal ergeben. Man hat praktisch einen 
Abgleichbereich zwischen Mono dem richtigen Stereo und 
"Basisverbreiterung" bis zu 180 Grad Verschiebung zwischen R und L und 
man kann nur per Gehör nicht feststellen, wo es genau richtig ist.
Man kann es aber recht problemslos so einstellen, es es subjektiv ok 
ist. :-)

> Das mit den Röhren ist ein guter Tip, ich habe hier noch ein altes
> Röhren-Bastelbuch, welches zuhauf solche Schaltungen enthält.
> Meinst du, der BF245B lässt sich auch im Antennenkreis verwenden, oder
> muss ich da was hochwertigeres nehmen?

Ja, der wurde auch gern bei 144MHz im 2m-Band von den Amateuren genutzt, 
bevor es eben viel besseres gab.
Ist durchaus auch in der ZF einsetzbar, dann sollte man seine Anleihen 
wirklich in der Röhrenecke machen, der hochohmige Eingangswiderstand des 
JFET beeinflusst die Filter völlig anders als der niederohmige eines 
Transistors. Hat aber den Virteil, daß ein paar Anzapfungen bei den 
Filter einsparen kann.

Schaltpläne alter Taschneradios studieren (liegen genug im Netz), 
diskreter Stereodecoder ist z.B. hier zu finden:
http://www.jogis-roehrenbude.de/
in der Suche stereodecoder eingeben, sollte das 4. Suchergebnis sein.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Alfred (Gast)
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Ah, Stereo ist wirklich ein bisschen kompliziert.
Ich denke, für den Anfang werde ich es bei Mono belassen.

Was mir aber immer noch nicht klar ist, wie der Antennenverstärker 
gemacht werden muss. Ich nehme mal an, ich kann eine Ferritantenne 
bauen. Also Ferritstab mit einigen Windungen Kupferdraht drauf. Oder?
Aber wie weiter. Das eine Ende der Wicklung auf Masse, das andere 
(natürlich über Koppel-C) an den JFET? Und diesen in Gateschaltung 
betreiben?

Der Oszillator steht jetzt und funktioniert (wen's interessiert: ein 
Coplitts Oszillator). Mit meinem Oszi, welches mittels FFT auch das 
Spektrum eines Signals anzeigen kann, konnte ich feststellen, dass auch 
der Klirrfaktor meines Oszillators zufrieden stellend ist.

Nun bereitet mir also wirklich nur noch der Mischer und der 
Antennenverstärker Kopfzerbrechen.

Das ZF-Filter kann man wohl als Parallelschwingkreis ausführen, oder? 
Oder muss es zwingend ein Keramikfilter sein? In den alten Schaltplänen 
findet man oft diese Parallelschwingkreise. Spule mit einstellbarem Kern 
und ein kleiner Festkondensator.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Alfred schrieb:
> Was mir aber immer noch nicht klar ist, wie der Antennenverstärker
> gemacht werden muss. Ich nehme mal an, ich kann eine Ferritantenne
> bauen. Also Ferritstab mit einigen Windungen Kupferdraht drauf. Oder?
> Aber wie weiter. Das eine Ende der Wicklung auf Masse, das andere
> (natürlich über Koppel-C) an den JFET? Und diesen in Gateschaltung
> betreiben?
Hmmm, Du hast schonmal einen Empfänger gesehen, der UKW mit 
Ferritantenne empfängt?
Ich noch nicht...

> Der Oszillator steht jetzt und funktioniert (wen's interessiert: ein
> Coplitts Oszillator). Mit meinem Oszi, welches mittels FFT auch das
> Spektrum eines Signals anzeigen kann, konnte ich feststellen, dass auch
> der Klirrfaktor meines Oszillators zufrieden stellend ist.
Fein. Sicherlich für das Erreichen von High-End-Parametern nützlich, ich 
war damals froh, daß der überhaupt im richtigen Abstimmbereich 
geschwungen hat. Mehr als einen Vielfachmesser hatte ich nicht, ein Oszi 
war ziemlich teuer und mit den 5MHz Bandbreite auch nicht si nützlich 
dafür. ;-)

> Nun bereitet mir also wirklich nur noch der Mischer und der
> Antennenverstärker Kopfzerbrechen.
Schaltpläne liegen zu Massen im Netz, auch die von alten diskreten 
Transistor- und Röhrenempfängern. Schauen, wie es andere (auch die 
Industrie) gelöst haben, verstehen und übernehmen, was nützlich ist.

> Das ZF-Filter kann man wohl als Parallelschwingkreis ausführen, oder?
> Oder muss es zwingend ein Keramikfilter sein? In den alten Schaltplänen
> findet man oft diese Parallelschwingkreise. Spule mit einstellbarem Kern
> und ein kleiner Festkondensator.
Ja. Die Bandbreiten und Durchlaßkurven eines Einzelkreises und die Kurve 
von mehreren hintereinanderliegenden Einzelkreisen sind nur leider für 
FM fast ungeeignet.
Bandfilter, unterkritische, kritische, überkritische Kopplung als 
Stichworte. Kann man berechnen, ausmessen oder fertige Dimensionierungen 
von anderen erstmal übernehmen, wenn man nicht ewig experimentieren oder 
studieren will.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Alfred (Gast)
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Hi,
ja mit der Ferritantenne hatte ich da was durcheinander gebracht. Sorry.
Die habe ich woanders gesehen. Natürlich hat man für UKW keine solche!

War das mit den Highend-Parametern ironisch gemeint? ;-)
Der Oszi lässt sich problemlos von 88 bis 120 MHz einstellen mittels 
eines kleinen Trimmkondensators. Die Amplitude ist ziemlich gross, 
nämlich 4 Vpp. Über den ganzen Frequenzbereich ändert sie sich leider 
etwas, nämlich um ca. 300 mV. Aber ich glaube, auch das lässt sich in 
den Griff kriegen.
Wenn ich dann eine ZF von 10.7 MHz will, so muss der Oszi von 98.7 bis 
118.7 MHz einstellbar sein, was ja nun der Fall ist.
Das ZF-Filter muss ich wirklich woanders abgucken, mal gurgeln dazu.

Autor: oszi40 (Gast)
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Nimm erst mal eine billige Bastelkiste vom großen C z.B. 
"Nostalgieradio" schau Dir den Schaltplan an und oszillografiere das 
Gerät von vorn bis hinten durch. Damit hast Du bereits erste 
Anhaltspunkte für weitere eigene Projekte.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

vielelicht sowas
Ebay-Artikel Nr. 130365341790
billig ersteigern oder bei Bekannten suchen oder auf Flohmärkten 
finden...

Als Reparaturobjekt und als Materialquelle.

Da gibt es einige Modelle, auf die kaim geboten wird.
Stern Elite, Stern Dynamic, Sternrecorder sind zumindest noch diskret 
aufgebaut.

Das, was aktuell noch als Bausatz zu bekommen ist, ist leoder meist nur 
noch ein IC mit Außenbeschaltung.

Gruß aus Berlin
Michael

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