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Forum: HF, Funk und Felder Selbstbau Superhet - Selbstdemodulation


Autor: Max Meier (gbl1)
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Hallo,

bin eine Hobbybastler und versuche mich gerade an einem 
SSB-Einfachsuperhet mit 9MHz ZF für den Kurzwellenbereich (0-30MHz).

Mein Aufbau besteht zur Zeit aus

HF Vorverstärker, Diodenmischer, ZF Verstärker, Filter, ZF Verstärker

Bis hierher funktioniert meines Erachtens alles gut. Die ZF von der 
letzten Stufe gebe ich direkt auf den Antenneneingang eines komerziellen 
Empfängers welcher auf 9MHz SSB steht. Am Selbstbau VFO kann ich dann 
die einzelnen Stationen wunderbar selektieren. Das Signal ist auch 
"schon fett" wie man bei uns hier sagt.

Soweit so gut.

Nun versuche ich mich am Produktdetektor.

Habe hierfür einen MPF102 genommen, am Gate die ZF, an der Source den 
BFO mit ~9MHz reingeschickt. Nun sollte doch am Drain die NF 
übrigbleiben?

Nun ja, jedenfalls wenn ich diese Baugruppe anschließe, habe ich am 
Drain NF von mehreren Radiostationen, und der VFO ist nutzlos geworden.

Jetzt stehe ich komplett daneben und bin ratlos.

So meine wage Frage: Was kann das sein? Wie beginne ich mit der 
Fehlersuche?

Ich habe:
60MHz Oszi
Schaltnetzteil
Multimeter
FA-NWT



lg
Günter

Autor: Herbert (Gast)
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Günter W. schrieb:
> Nun ja, jedenfalls wenn ich diese Baugruppe anschließe, habe ich am
> Drain NF von mehreren Radiostationen, und der VFO ist nutzlos geworden.

Möglicherweise hat du jetzt einen "Zweitempfänger" in Form eines 
Direktmischers gebaut :-).Es kann gut sein ,dass dein 
Produktdetektor...alias Direktmischer breitbandig alles mögliche 
demoduliert.
hast du eine Selektion am Ausgang der Zf? Ist die Verbindung Zf 
Produktdetektor dicht genug?Passt der BFO-Oszillatorpegel zum Mischer 
(Produktdetektor)? Das sind nur ein paar Möglichkeiten genug andere 
gibts wie immer halt leider auch noch.

Autor: Max Meier (gbl1)
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Hmm,
irgendwas muss es ja sein...
Ich habe es oben nicht geschrieben, ob der BFO dranhängt oder nicht 
spielt keine Rolle. Auch wenn dieser abgeschaltet ist, ist es egal.

Der BFO und der VFO sind eigene physisch getrennte Baugruppen.

Der VFO ist ein DDS (Si570) und liefert ein "na ja" Sinus.


Die ZF wird über einen Ausgangsschwingkreis induktiv ausgekoppelt.

Der Produktdetektor bekommt sein Signal über einen 150pF Kondensator.

Kann das wirklich sein? Die Auskoppelspule und der 150pF Kondensator 
wirken als Serienschwingkreis? Muß ich glatt mal nachrechnen.

LG
Günter

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Vermutung:
Sobald der MPF102 dranhängt, schwingt die ZF, weil bei nicht 
ausreichender Abschirmung / Filtern der Betriebsspannung die 
Gesamtverstärkung zu groß wird.

Gruß, Bernd

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Hallo Günter

Deine letzte Vermutung hatte ich auch schon. Mit 10n ankoppeln und einen 
47 Ohm in Reihe zur Dämpfung. Oder so hochohmig, bis die Schwingung 
sicher aufhört.

Änderung:
Ich nehm das zurück, bei einem JFet mit hochohmigem Eingang werden 47 
Ohm nichts bringen.

Autor: Max Meier (gbl1)
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Hallo,

Also dann teste ich mal folgendes.

- 1mH Drossel in die Spannungsversorgung (+12V) einbauen.
- 150pF gegen 10nF austauschen, bzw auch weglassen.
- 1dB/3dB PI Dämpfungsglied in den Eingang einschleifen.

Günter

Autor: Max Meier (gbl1)
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So,

habe den 150pF Kondensator gegen einen 10nF getauscht - kein Erfolg.

Habe gerade bemerkt, daß ich AM schon auf der ZF aufmoduliert habe.
Also - zurück zum Messplatz und Zeichenbrett.

Oha, bei 9720 ist ein Radiosender drauf :(

... Da werde ich meine ZF Auskoppelstufen wohl besser abgleichen müssen

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Verwendest Du umschaltbare Vorfilter? Oder wie verhinderst Du, daß die 
ZF durchschlägt?

Autor: Max Meier (gbl1)
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Hallo,

Gar nicht. "SSB-Einfachsuperhet" ist auch ein Wortspiel.  :)
Eine ZF und "einfach" gebaut. Das ist auch mein erster, nach dem Motto - 
der Weg ist das Ziel.

Am Abend, versuche ich meine Schaltpläne zu einem großen Ganzen 
zusammenzufassen und hochzuladen. Dann wird es  mit der Ferndiagnose 
auch besser.

Autor: Max Meier (gbl1)
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So, hier mein Schaltplan wie ich jetzt aufgebaut habe und mit den 
Problemen wie oben beschrieben ...

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Hallo Günter

Erstmal vorweg:
Oszillatoren, welche nicht schwingen wollen, aber die Verstärker, die 
hören nicht auf damit. Ist das nicht normal? Also ein Durchschlagen 
irgendwelcher unerwünschter Frequenzen könnte das Problem schon 
erklären, es könnte aber auch "irgendwas" wild schwingen.

Deshalb die Frage:
Ist das Problem nach Anfügen der letzten Stufe aufgetreten oder ist es 
dann nur aufgefallen? Erst mal ist die Gesamtverstärkung nicht so riesig 
groß, daß gleich die ganze ZF zu schwingen anfängt. Es sei denn, alles 
ist auf einer Lochrasterplatine aufgebaut und hat eine ungünstige 
Masseführung bzw. ist schlecht abgeblockt.

Frontend
~~~~~~~~
Ohne Vorfilter empfängt der Superhet bei:
(F_osz - F_zf) und F_osz + F_zf
2*F_osz - F_zf und 2*F_osz + F_zf
3*F_osz - F_zf und 3*F_osz + F_zf
4*...

Aber normalerweise ist nur (F_osz - F_zf) erwünscht, die Berechnung 
diverser Vorfilter kann mit dem AADE Filter Design erfolgen. Am besten 
wäre jeweils ein Cauer-Filter mit einem Minimum bei 9 Mhz. Durch das 
Cauer-Filter kann ein Durschlagen einer Störung bei 9 MHz in die ZF 
verhindert werden.

    Rx         Lo
 0.0- 7.5   9.0-16.5
10.5-18.0  19.5-27.0
18.0-30.0  27.0-39.0

Nachteil: Es entsteht um die ZF-Frequenz herum (7.5-10.5) eine Lücke.

Vorstufe
~~~~~~~~
Aktuell hat die Vorstufe 2 Probleme:
1. Der Eingangswiderstand beträgt ~100 Ohm.
2. Der Übertrager T50-6 weist mit 2x8 Wdg. eine Induktivität von nur 
250nH auf und damit eine untere Grenzfrequenz von ~30 MHz. Mit 2x50 Wdg. 
bzw. 2x10µH könnte er immerhin 0,5-30MHz abdecken. An dieser Stelle wäre 
eventuell irgendein Doppellochkern (Schweinenase) mit 2x20µ besser 
geeignet.

Mischer
~~~~~~~
Ein Dioden-Ringmischer funktioniert ja in alle Richtungen, egal wo rein 
und raus, es geht was. Von 0-x MHz rein und mit 9 raus scheint der 
Vorteil dieser Version.

Diplexer
~~~~~~~~
Alles außer 9MHz wird mit 50 Ohm abgeschlossen.
Aber! Bei Resonanz beträgt der Abschluß durch den ZF-Verstärker ~300 Ohm 
(< 2.2k / 6.66). Eventuell R27 mit 330 Ohm bemessen, dann wird aber das 
Filter breitbandiger.

1.ZF
~~~~
Den BF900 kann ich momentan noch nicht simulieren, deshalb später mehr.

Gruß, Bernd

Autor: Max Meier (gbl1)
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Hallo Bernd,

danke für deine Analyse. Die Fehlabschlüsse habe ich so noch gar nicht 
bemerkt. Teilweise habe ich die Bauteile "aus der Hüfte" bemessen und 
mit LTSpice simuliert, und dann aufgebaut.

Aufgefallen ist mir das Ganze erst, als ich den Produktdetektor an meine 
PC Soundkarte angeschlossen habe. Gestern jedoch konnte ich die 
Problematik einschränken. bei 9200 - 9700 sind zwei starke Radiosender. 
Diese kommen durch.
Der NWT Spektrumanalyzer dürfte ja nach dem Filter nur mehr 9MHZ sehen. 
Das ist nicht der Fall. Beide Radiosender sind "fett" da.

Ich führe das heute auf zwei Umstände zurück:
1) Das ZF Filter verstärkt sehr breitbandig (mehrere MHz) (gewobbelt mit 
NWT).
2) Das Filter filtert im Aufbau nicht so wie es sollte.


Aufbau:
Bis auf das Quarzfilter und die Vorstufe ist alles in Manhatten-Style 
auf einer 2-Seitig voll-durchgehenden Kupferlaborkarte (160x100) 
aufgebaut.
Filter und Vorstufe sind auf Streifenraster aufgebaut, Masseband habe 
ich noch keines drumherum.
Generell lasse ich mir für die einzelnen Stufen, professionelle 
Leiterplatten fertigen. Diese dauern jedoch immer 2-3 Wochen. Habe in D 
einen sher günstigen Anbieter gefunden.

Frontend:
Später soll noch eine komplette Filterbank (8Stk) als Frontend 
hinzukommen. Die Filter werden Integrale T-Filter sein.

Vorstufe:
Das Wobbeln mit dem NWT hat einen schönen durchgehenden Frequenzbereich 
gezeigt.

Mischer:
Ja, ist bekannt

Diplexer:
Das verstehe ich jetzt garn nicht. Könntest du das ein bisschen 
ausführlicher erklären?

ZF:
Ich habe für LT Spice hier einen BF256 eingesetzt und den AGC Teil (470 
Ohm Widerstand) weggelassen.

Filter:
Im Wobbel-Test (als Stufe alleine) ab 9.0MHz ca. 2.5 kHz breit.


Grüße aus der Kälte
Günter

Autor: Ralph Berres (rberres)
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In dem Ringmodulator fehlt auf der Ausgangsseite primärseitig der 
Masseanschluss. Soll das so sein? Am Ausgang könnte man 4 BF256 paralle 
geschaltet in Gate- Basisschaltung einsetzen. Also Gate an Masse und an 
Source das Signal rein. Alternativ könnte man auch einen P8002 
verwenden, wenn man ihn noch irgendwo bekommt. Dieser Transistor hat 
eine Steilheit von 20mA/V also in obiger Schaltung einen 
Eingangswiderstand von 50 Ohm breitbandig. Den Diplexer braucht man dann 
nicht mehr. Mit dem Sourcewiderstand kann man den Eingangswiderstand 
fein abgleichen.

Im Quarzfilter erscheinen mir die 100nF etwas zu groß. Sollten das 100pF 
sein?

Wie vom Vorgänger schon bemerkt fehlt die Eingangsselektion. Die 
Emfangslücke bei 9 MHz ist mit 9MHz ZF leider nicht zu vermeiden. 
Deswegen ist eigentlich die bessere Wahl die erste ZF über die maximale 
Emfangsfrequenz zu legen, so wie die Profis das auch machen.

Dann kann man in einer zweiten Mischstufe auf 9MHz ZF runtermischen.

HF-mäsiger Aufbau mit durchgehender Massefläche auf der Oberseite und 
möglicht viel Massefläche  auf der Unterseite ist eigentlich schon 
Pflicht.


Ralph Berres

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Mit obenliegender ZF maximiert man aber auch den Effekt durchs 
Phasenrauschen! Wenn das Ding nun eh schon breitbandig ist, sehr 
contraproduktiv.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Abdul K. schrieb:
> Mit obenliegender ZF maximiert man aber auch den Effekt durchs
>
> Phasenrauschen!

Das must du mir aber jetzt mal erklären. Ich bin neugierig geworden, ob 
ich da was nicht verstanden habe.

Ralph Berres

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Naja, warum schreibe ich auch was.

Das habe ich mal in einem Paper gelesen und mir einfach nur als nicht 
ganz unwichtig gemerkt. Das Paper habe ich natürlich auf der Platte. Nur 
wie finden?

Versuchen wir es mal:
Mischen ist multiplikativ. Beide Eingangsports am Mischer sind 
gleichberechtigt und tauschbar.
Also jetzt Empfangsfrequenz als absoluter Träger hervorragender 
Qualität, also ist es ein Oszillator. Der der vorher am 
Oszillatoreingang des Mischers war. Nehmen wir an, der ist nun viel 
besser als der LO. In dem Fall vertauschen sich die Rollen! Am 
ZF-Ausgang hat man nun das "breitbandige" Rauschen des LO(!!). Liegt die 
ZF höher, wird das Phsenrauschen breiter!! Das ZF-Filter selektiert 
davon nur einen kleinen (konstante Bandbreite) Teil.
Im Endeffekt erzeugt mehr Phasenrauschen also weniger Empfindlichkeit, 
dafür mehr Störsignale durch andere Sender und Kanalrauschen der HF.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Es ist richtig das ein verrauschtes Oszillatorsignal die Empfindlichkeit 
eines Empfängers negativ beeinträchtigen kann. Man nennt sowas auch 
reziproges Mischen. Das macht sich insbesonders bemerkbar, wenn im 
geringen Abstand zum Nutzträger ein zweiter wesentlich stärkerer ( auch 
rauscharmer ) Träger auftaucht. Es mischt sich dann das breitbandige 
Rauschen des Localoszillators auf das starke Nebenbandsignal, welches 
dann, dadurch ebenso verrauscht, das Nutzsignal zudeckt. Es zieht quasi 
den Rauschteppich des Emfängers in die Höhe. Dann bekommt die Person die 
ein extrem schwaches Signal empfangen will, den Eindruck, der Empfänger 
rauscht plötzlich mehr, und das schwache Nutzsignal wird vom Rauschen 
verdeckt. Aber das ist eigentlich völlig unabhängig von der Höhe der ZF 
und damit von der Frequenz des Lokaloszillators.

Die Rauscharmut des Localoszillators ist mit entscheidend für den 
Dynamikbereich des Emfängers. Leider haben selbst die Anbieter von auch 
hochpreisigen KW-Transceiver immer noch nicht erkannt, das die 
Stabilität und Guete des Localoszillators auch ohne PLL schon 
entsprechend gut sein muss. Je mehr die PLL den Oszillator 
disziplinieren muss, desto mehr Phasenrauschen entsteht durch die PLL. 
Auch die modernen DDS Synthesizer haben prinzipbedingt eine gehörige 
Portion Phasenrauschen. Besser sind Fraktional/N Synthesizer welches die 
durch die gebrochene Teilerverhältnisse bedingte Phasenmodulation durch 
eine entgegengesetzte Phasenmodulationsspannung wieder aufhebt. Das 
findet man aber nur in hochpreisige Signalgeneratoren, eventuell auch in 
Emfänger der abosluten Premiumklasse, weil der Aufwand sehr hoch ist.

Was man mit einer hohen ZF erreicht, ist das es 1. der ZF Durchschlag 
besser in den Griff zu bekommen ist, und 2. die Spiegelemfangsprodukte 
weit weg sind, und man theoretisch mit einen Tiefpass am Eingang 
auskommt.
( So arbeiten praktisch fast alle Messemfänger und Spektrumanalyzer).

Um die Grossignalfestigkeit zu verbessern schaltet man in der Regel dann 
noch Oktavfilter vor den Emfängereingang.

Aber das war eigentlich alles nicht das Thema, der Günter wollte ja 
eigentlich nur wissen, wie man dem ZF Durchschlag begegnet, und hat 
deswegen sein Schaltungskonzept hier ins Forum gestellt.

Wir können uns gerne auch per Email über das Thema austauschen, weil das 
Thema ja doch schon sehr speziell wird. Ich weis nicht wie breit der 
Interessentenkreis für solche Themen ist.

Ralph Berres

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Bei einer hochliegenden ZF von ca. 40 MHz muß der VFO einen Bereich von 
40 bis 70 MHz übersteichen. Dann, wegen dem Doppelsuper-Prinzip, 
brauchts einen 2. Oszillator/Mischer. Es wird also 2 mal Rauschen 
produziert und die Oszillatorfrequenzen liegenauch noch ziemlich hoch, 
was das Phasenrauschen und andere Schmutzeffekte bestimmt nicht 
verringert.

Wenn dann die beiden Oszillatofrequenzen aus einem Quarz abgeleitet 
werden, hebt sich wenigstens die Drift zum größten Teil auf.

@Günter
An Deiner Stelle würde ich jetzt erst mal so weitermachen. Es soll 
bestimmt nicht der beste Empfänger der Welt werden, sondern einfach nur 
brauchbar funktionieren. Ein Vorfilter mit Sperrkreis bei 9 MHz davor, 
dann sollten die Störungen weg sein. Heut abend werd ich nochmal 
LT-Spice anwerfen und ein wenig simulieren. Eventuell kann man bei der 
Vorstufe den Übertrager weglassen und R23 auf ~100 Ohm, dann geht die 
untere Grenzfrequenz auch schön bis in den kHz Bereich.

Bernd

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das Thema ist schwierig zu bereden und sobald man handfeste "Beweise" 
einfordert, muß man mit Hochschulmathematik anfangen. Und das bei 
Bauelementen, die diesbezüglich durchweg nicht genau spezifiziert sind. 
Und das dann auf Lochraster oder Steckbrett...

Was den Thread hier angeht, denke ich, das eine hochliegende ZF 
sicherlich zielführend ist.

Es ist richtig, das mehrere Oszillatoren das Phasenrauschen bzw. 
Dynamikbereich verschlechtern(!). Dem kann man etwas entgegengehen, wenn 
man beide Oszillatoren koppelt, aus der gleichen Referenz erzeugt.

Ich habe z.B. einen Empfänger gebaut, bei dem der TCXO direkt eine 2.ZF 
erzeugt, eine PLL aus dem TCXO den ersten Mischer ansteuert. Eine dritte 
ZF auf sehr niedriger Frequenz wird auch noch durch Teilung aus dem TCXO 
erzeugt. Alle drei sind also direkt gekoppelt. Das PLL-Rauschen nur im 
1.Mischer vorhanden.

Der Si570 von silabs ist eines der wenigen Bauelemente am Markt, der 
einen wie von Ralph beschriebenen fractional-N mit Kompensation besitzt. 
Er ist für das was er leistet, extrem günstig!

Einfache Factional-N rauscht mehr als eine Integer-N PLL!

Mehr Eingangsbandbreite benötigt besseres Phasenrauschen. Mehr 
gewünschter Dynamikbereich benötigt ebenso besseres Phasenrauschen. 
Beide brauchen dann auch mehr Strom in der Eingangsstufe, um eine höhere 
Linearität zu bekommen. Im Prinzip addiert man ja alle vorhandenen 
einzelnen Feldstärkevektoren auf einen Schlag zu einem bestimmten 
Zeitpunkt. Will man aus dem Gemenge einen einzelnen Feldstärkevektor 
wieder rausbekommen, muß man logischerweise mehr Aufand beim "Suchen" im 
Heuhaufen reinstecken: Ausdruck von Dynamik!


Ja, das Thema interessiert mich sehr. Jetzt könnte ich wieder mit 
Primzahlen im PLL-Teiler kommen. Das würde aber sicherlich mehrere neue 
Threads benötigen.


Um es in einen Satz zu fassen: Hat man einen eher schlechten LO, kann 
ein Einfachsuper von Vorteil sein!

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Hallo Günter

Ich hab mal versucht, das Verhalten des Übertragers zu veranschaulichen. 
Erst mal hab ich die Induktivität einer Wicklung von 250nH auf 1µH 
erhöht, damit der Höcker in den sichtbaren Bereich rutscht. Man sieht 
bei Kurve (1), daß der Übertrager nur bei hohen Frequenzen arbeitet. 
Nimmt man nur einen Widerstand von 82 Ohm, ergibt sich ein flacher 
Frequenzgang (2) über den ganzen Bereich mit einer Verstärkung von knapp 
11dB. Auch die Belastung der Spannungsquelle verläuft ohne Übertrager 
schön glatt, es wird durchweg von +6dB auf 0dB gedämpft (4), ebenso 
beträgt der Ausgangswiderstand 50 Ohm.

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Diplexer

Der Diplexer funktioniert im Prinzip. Der 50 Ohm Abschluß für den Mixer 
ist nicht zu 100% gewährleistet, weil die Last durch 2 Schwingkreise 
verursacht wird (C2 und L2+L3, L4 und C3). Beide Schwingkreise 
interagieren mit überkritischer Kopplung als Bandfilter. Falls die 
Kurven mit dem Netzwerkanalysator auch gut aussehen, könnte man das auch 
so lassen.

Alternative 1
Wie Ralph schrieb, einen oder 4 JFets dahinter. Diese Version hat 
bestimmt die beste Großsignal-Festigkeit. Eventuell ginge auch ein 
normaler Transistor in Basisschaltung. Durch den hohen 
Ausgangswiderstand dieser Schaltungen würde sich dann ein Schwingkreis 
dahinter anbieten.

Alternative 2
Den Übertrager Tr3 wirklich als solchen verwenden und den Diplexer 
rauswerfen. Der Übertrager könnte, wie bisher, den DG-MosFet speisen. 
Der 330 Ohm Widerstand verbrät zwar etwas Signal, was bestimmt das S/N 
verschlechtert, aber dafür hängt hier ebenfalls eine saubere Last am 
Mischer. Die 50 Ohm vom Mischer werden im Verhältnis 1 : 6.67 auf 330 
Ohm hochtransformiert.

Darf ich fragen, mit welchem Ruhestrom die DG-Mosfets momentan 
eingestellt sind?

Gruß, Bernd

Autor: Max Meier (gbl1)
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Hallo,

ich danke Euch für eure Mühen. Man merkt, ihr beide macht das schon ein 
paar Tage länger.

Ich habe hier viel Input erhalten und bemerkt - das ist alles nicht so 
einfach. Vor allem kommt es auf einige Kleinigkeiten an die ich so nicht 
so genau beachtet habe (50Ohm Abschlüsse).
Es nützt nichts zu glauben dass man es weiß. Man muss die Dinge auch 
wirklich begreifen. Das ist ein Riesenunterschied.

Ich baue auch aus solchen Gründen nicht "einfach" Bausätze nach, sondern 
mache es mir absichtlich schwer. ich bin der Meinung - nur so begreift 
man die Thematik auch.
So nach dem Motto: Rechnen - Simulieren - Bauen - Wegschmeißen - von 
vorne.

Bernd, du hast oben geschrieben >>ebenso beträgt der Ausgangswiderstand 
50 Ohm.<<
Hast du das berechnet? Wenn ja wie? Oder gibt es in LTSpice hierzu eine 
Möglichkeit die Ein und Ausgangsimpedanzen zu simulieren bzw. zu 
bestimmen? Das wäre fein.


> Darf ich fragen, mit welchem Ruhestrom die DG-Mosfets momentan
> eingestellt sind?

Ja, du darfst. Ich bin ehrlich - ich habe keinen Schimmer. Diese 
Schaltung ist von einem Funkamateur übernommen worden, der für den NWT 
eine Erweiterung entwickelt hat. Diese Schaltung dient hier auch als 
Verstärker. Da der NWT mit 50Ohm arbeitet war mir der Rest wirklich egal 
- wird schon passen dachte ich mir.

Autor: Guido (Gast)
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Günter W. schrieb:
> So nach dem Motto: Rechnen - Simulieren - Bauen - Wegschmeißen - von
> vorne.

Und die Suchtgefahr nicht unterschätzen. ;-) Nach dem Empfängerbau ist
vor dem Empfängerbau. Es gibt immer etwas Neues.

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