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Aktiver Empfangsdipol
#1
Hallo an die Bastler hier,

Ich beschäftige mich ja nunmehr schon sehr viele Jahre mit Aktivantennen. Ich habe dazu viel Zeit in die Erprobung und das Ausmessen der Konstruktionen investiert. Dabei viel mir immer wieder auf, das in den meisten, im Netz, aber auch in der Literatur, veröffentlichten Schaltungen die Verstärkerstufe nach dem Impedanzwandler fehlt. Jeder elektronische Impedanzwandler ist am niederohmigen Sourceanschluss verlustbehaftet. Ausnahme ist hier der Dualgate FET, da man ihn gleichspannungsmäßig bis auf das zweifache vom Eingang Gate 1 regeln kann. Versuche mit einfachen FET ergaben, das man durch das ohmsche Abschließen am Source die Dynamik bedeutend verbessern kann. Dazu benutze ich mein selektives Mikrovoltmeter SMV 6.1 von RFT und meine Ohren. Die KAA 1000 z.B. weist Verluste zum Eingang von minus 20 dB auf, was sehr viel ist. Daher entwickelte ich, vor Jahren die erweiterte Version KAA 1001 mit zusätzlicher Verstärkerstufe. Diese läuft nun schon seit einigen Jahren zuverlässig. Die KAA 1010 baute ich damals ebenfalls nach, aber die Ergebnisse sind eher bescheiden. Zu starkes Grundrauschen und Prasseln durch die falsche Einkopplung als Dipol. Nun entdeckte ich irgendwann mal den wunderbaren BF 981 mit seinen hervorragenden Werten. Durch den Dualgate FET konnte ich mir nun die zweite Stufe einsparen, da hier ein zweiter als Kaskode eingebaut ist. Das wurde damals auch in UKW Tunern schon genutzt. Hatte sich also bewährt. Ich baute mir nun damit eine Aktivantenne für vertikale Polarisation. Die zweite Schaltung war dann mit Vorselektion, was nochmal 10 dB Gewinn brachte. Dann machte ich mir Gedanken, wie ich denn einen Dipol für die horizontale Polarisation herstellen könne. Da beim Dipol nicht einfach zwei FET im Eingang beschaltet werden können, wie bei der SIMWA, da sonst die Funktion als Dipol nicht funktioniert, bewickelte ich einfach mal einen Ringkern FT 114 – 43 mit einigen Windungen. Das funktionierte schonmal sehr gut. Um nun die Kopplung noch zu verbessern, nahm ich symmetriesches Kabel. Es passten zwar weniger Windungen drauf, aber das macht bei einem HF Trafo nicht all zu viel aus. Um die Linearität zu verbessern, musste immer etwas Luft zwischen jeder Wicklung sein. Das Spektrum sieht auch bedeutend linearer aus, als wenn ich einfach alles nur auf einen Doppellochkern raufwickle. Das Ergebnis sieht gut aus und hört sich demnach auch gut an über die Bandbreite. Der einzige Nachteil eines Ringkerns ist die Frequenzbegrenzung durch das Kernmaterial. Aber für Lang und Mittelwelle bringt das sowieso nicht mehr all zu viel. Also kann man sie wunderbar für die Kurzwelle nutzen. Versuche ergaben sogar noch einen guten Wirkungsgrad auf UKW bis 200 Mhz.
So, nun zur grundlegenden Idee, warum ich mir diesen Dipol gebaut habe. Besonders bei Stationen im 49 mB viel mir auf, das viele Stationen mit der Steilstrahlung besser reinkommen. Es ist aber nicht nur das 49 mBand, sondern macht sich auch auf den anderen Bändern manchmal sehr positiv bemerkbarn, den Dipol einzusetzen. Die Feldstärken sind besser und der Empfang ist, durch die korrekte Funktion des Dipols, einfach ruhiger und ausgeglichener. Vorallem wird durch die korrekte Kopplung das Grundrauschen minimiert. Daher der saubere und ruhige Empfang.

Ein Beispiel :
Eine schwache Station bei 12 Mhz empfange ich derzeit horizontal mit maximal 28 dB. Schalte ich auf Vertikal um, ist diese Station kaum zu erahnen. Es funktioniert also auch auf den höheren Bändern einwandfrei. Die Polarisation ändert sich ja auf dem Weg zum Empfänger gelegentlich, da ist es dann gut, wenn man umschalten kann.

Zweites Beispiel : Ergebnis falscher Einkopplung auf 5,5 MHz. Prasseln bis 30 dB. Beim Umschalten auf die neue Schaltung ist alles wieder sauber. Das zeigt, wie wichtig hier der HF Trafo ist. Man kann eben nicht einfach zwei Strippen an zwei FETs anschließen. Das funktioniert dann so nicht. Die Auslöschung im Nullpunkt des Dipols kann ja sonst nicht funktionieren.

Da der Dipol ja zwei Vorzugsrichtungen hat, wäre hier noch ein Dipol in die anderen Richtungen günstig. Kapazitiv wäre das noch möglich, müsste aber erst erprobt werden. Kann sein, das man dann mit vier mal 25 cm auskommt. In der Mitte dann der 20 cm Antennenstab für die vertikale Polarisation. Das ganze kann man dann mit einem Relais umschalten. Dann hätte man eine Aktivantenne für beide Ebenen kompakt. Schaltungstechnisch ist die Aktivantenne soweit einsatzbereit, nur für den HF korrekten Aufbau in ein selbstgebautes Gehäuse hatte ich noch keine Zeit. Deswegen ist das auf dem Bild erstmal in eine Tupperdose eingebaut. Wichtig in der Schaltung ist, das am Ausgang an 50 Ohm Last das gleiche anliegt wie am Eingang hochohmig. Das als Grundlage über die Funktion einer Aktivantenne. Ich hatte auch schon Versuche unternommen, elektrische Störungen mit einer Gleichtaktdrossel am Ausgang zu unterdrücken, was funktionierte. Es unterdrückte zwar alle elektrischen Störungen um fast 30 dB, aber auch die Nutzsignale, was dann wieder nicht so gut war. Das Problem mit den Gleichtaktströrungen ist nicht ganz so einfach zu händeln, aber heut zu Tage sehr wichtig. PLC und Schaltnetzteil können einem schon das Hörvergnügen schmälern.
So, nun zu den Bildern meiner Arbeit.



Und, Grüße aus Berlin
Der Wellenjäger 02



PS. Man muss nicht alles kaufen, man kann es auch selber bauen.


               
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#2
Hi,

hier antwortet ein Bastler, zur Zeit mit einem Kurzwellendetektor an einer Langdrahtantenne.
Ist Deine Antenne auch dafür geeignet?
Viele Grüße aus Loccum, Wolfgang

Wer niemals fragt, bekommt nicht einmal ein Nein zur Antwort.

In Memorandum 2018
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#3
Natürlich
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#4
Hallo Wellenjäger,
das finde ich aber mal genial!
Da lese ich fleißig mit.

Man lernt nie aus!  Smiley47 

Freundliche Grüße von Heiner.
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#5
Sag mal,
was ist denn das Teil 7812, das noch ausgemessen werden muss?

Man lernt nie aus!  Smiley47 

Freundliche Grüße von Heiner.
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#6
Hallo

Für mich ist der 7812 ein normaler Festspannungsregler für 12 Volt. Das würde mich auch mal interresieren was es da auszumessen gibt.

MfG. Dietmar
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#7
Dann hol dir mal 20 Stück und messe mal die Spannungen aus. Können 12,03 V sein, kann aber auch 11,7 V sein. Darum, ausmessen.
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#8
Hallo, könnten wir einen Namen erfahren, die Anrede ist dann doch persönlicher!

Und wenn Du den LM317 nimmst, dann kannst Du die Spannung genau nach Deinen Vorstellungen einstellen.
Anmerkung, sehr schön finde ich Deine detailierten Spannungs- und Stromangaben, sehr hilfreich beim Nachbau.
Viele Grüße aus Loccum, Wolfgang

Wer niemals fragt, bekommt nicht einmal ein Nein zur Antwort.

In Memorandum 2018
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#9
Hallo Wellenjäger,
da muß ich aber bezüglich der Toleranz der Festspannungsregler ganz heftig schmunzeln. Der von Dir angegebene Toleranzbereich von 11,7V bis 12,03V repräsentiert einen Fehler von -2,5% bis +0,25%. Big Grin Wenn Deine Schaltung mit solch einer geringen Spannungsabweichung nicht stabil arbeitet, dann weiß ich nicht, wie sie mit den Typtoleranzen der Steilheit der verwendeten MOSFET- Tetrode fertig werden soll.

Edit: Du hast geschrieben, dass Du eine sehr gute Verstärkung im UKW- Bereich bis 200MHz gemessen hast. Das kann ich mir mit den verwendeten HF- Transistoren SF128 und SF118 in der Leistungsendstufe nicht vorstellen. Diese ursprünglich als schnelle Schalter entwickelten Transistoren ("West"- Typ BSY55) haben nur eine Transitfrequenz von 60MHz, das ist die Frequenz, ab der die bauartbedingte interne Verstärkung des Chips unter "1" absinkt. Also, KW ja, aber für UKW, da gibt's bessere HF- Typen, wie z.B den BF199, der bis 400MHz funktioniert.
Viele Grüße

Wolfram

"... Bei uns tut jeder, was er kann. Aber nicht jeder kann, was er tut. ..."
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#10
Hallo,

ein ehrgeiziges Projekt, ich habe auch bei dem SF 128 gezuckt, wollte aber nicht "Klugsch..."
2 N 51 09, so etwas könnte ich mir eher vorstellen.
Mich würde mit den hier verbauten aktiven Bauelementen interessieren, was das im Signal besser als vorher war. Huh 

Mit 7812 habe ich auch an mich-gedacht, kürzlich verbaute ich 3 PB 137 und siehe das auch Toleranzen von ~ 2 %.

Cest la vie.
Aber eine schöne Arbeit immerhin.
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#11
Hallo,
ich hatte gerade ein wenig Zeit, um mich mal näher mit Deiner Schaltung zu beschäftigen. Dabei sind mir einige Details aufgefallen, die mir nicht so richtig plausibel erscheinen.
1. Der Breitbandübertrager. Laut Amidon- Datenblatt ist das Material 43 als Breitbandübertrager nur von 1 - 50MHz einsetzbar. Material 63 wäre an dieser Stelle viel besser, da es bis 600MHz einsetzbar ist.
2. Der MOSFET. Der BF981 ist ein n- Kanal- Verarmungstyp. D.h., wenn die Gate- Spannung gleich der Source- Spannung ist, stellt sich der maximal Drain- Strom ein, hier sind es 20mA. Der MOSFET hat also ein Stromregelverhalten wie eine Röhre. Du hast richtigerweise durch eine Diode den Source- Anschluß um 0,7V angehoben. Um den Abregelungseffekt, den Du beschreibst, zu erreichen, muß aber der Gatewiderstand an Massepotential verbleiben. Du hast ihn aber gleichfalls angehoben.
Der MOSFET hat intern schon Begrenzungsdioden zur Abkappung gefährlicher Spannungsspitzen integriert, es brauchen also keine Dioden extern hinzugefügt werden.
3. Die Sache mit dem gewünschten "Null- Toleranz"- Spannungsregler.
4. Die bipolare Endstufe. Ich nehme an, dass Du den PNP- Transistor "SF018" gerade zur Hand hattest, denn diesen Typ gabe es nur kurzzeitig und wurde durch den Typ "SF118" abgelöst. Dann noch mal das Problem mit der niedrigen Transitfrequenz der gewählten Typen. Die BD135- BD136 sind tatsächlich frequenzmäßig besser geeignet, sie gehen bis 190MHz.
Warum fährst Du die Endstufe, die im Normalfall eine HF- Last von 50Ohm treiben soll, mit einem Ruhestrom von 35mA!!!!! Das ist doch viel zu happig. Der Ruhestrom soll doch nur die Endstufentransistoren, die als reine Stromverstärker arbeiten, in einen sicheren Arbeitsbereich bringen. 5 bis 10mA dürften da dicke reichen. Dann tritt auch das von Dir beschriebene Wärmeproblem bestimmt nicht auf!

Die Idee mit dem geregelten Vorverstärker mit MOSFET- Tetrode und nachgeschaltetem Stromtreiber ist wirklich gut, aber man sollte über die Bauelementewahl noch mal drüber schauen.
Viele Grüße

Wolfram

"... Bei uns tut jeder, was er kann. Aber nicht jeder kann, was er tut. ..."
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#12
Die SF oder SFT kenne ich nur als Germaniumtransistoren. Ist es nicht Zeitgemäß diese mit Si. zu ersetzen? So was produziert kaum einer und die GE haben wie Scotty erwähnt hat eine relativ niedriger Frequenzdeckung. Das würde aber bedeuten auch die Spannungen zu ändern.
Gruß!
Ivan
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#13
Nein Ivan, SF sind DDR Siliziumtransistoren. Die gab es allerdings als NPN oder PNP Typen.
Gilt auch für die Miniplast Transistoren, wie sie bei uns genannt wurden.
SFT ist ein ganz anderer Transistor als Germanium Typ.
Habe immer soviel Arbeit, das ich mir eine aussuchen kann. Smile

Grüße Frank, der Moschti
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#14
Ja,Frank,
Ich kenne nur SFT typen aus bulgarischer Produktion, die waren Germanium Typen. Ich dachte SF gab es französische die auch Germanium waren. Deswegen.
Gruß!
Ivan
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#15
(22.05.2018, 17:04)navi schrieb: Ja,Frank,
Ich kenne nur SFT typen aus bulgarischer Produktion, die waren Germanium Typen. Ich dachte SF gab es französische die auch Germanium waren. Deswegen.

Die DDR hatte für ihre diskreten Halbleiter als 1. Buchstaben eine eigene Bezeichnung. Im Westen und international stand "A" für Germanium und "B" für Silizium. In der DDR stand der Einfachheit halber "G" für Germanium und "S" für Silizium. Hier ein paar Beispiele:
GA113- Germaniumdiode, West- Vergleichstyp AA113
SAY30- Siliziumdiode, West- Vergleichstyp 1N4148
GC116- Germanium NF- Vorstufentransistor, West- Vergleichstyp AC151
SF128- Silizium HF- und Schalttransistor, West- Vergleichstyp BSX55

Mit SFT- Typen haben die DDR- Halbleiter nichts gemein
Viele Grüße

Wolfram

"... Bei uns tut jeder, was er kann. Aber nicht jeder kann, was er tut. ..."
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#16
Hallo in die Runde,
Mein Name ist Dirk und ich bin hier als Wellenjäger 02 angemeldet. Ich hab mir mal eure Fragen angeschaut und antworte nun erstmal darauf. Zu den Überspannungsschutzdioden im Eingang. Wer sich mal genau das Innenschaltbild eines Dual Gate Fet anschaut, wird feststellen, das sie keinerlei Schutzfunktionen für HF von aussen haben. Dazu muss man aber erstmal das Innenschaltbild kennen. Eigentlich könnte ich sie auch weglassen, da ja die Mittelanzapfung an Masse geht und somit die Spitzen wirksam ableitet. Zu den Transistoren im Impedanzwandler am Ausgang. Ich komme aus der DDR und ich habe hier noch eine gute Ansammlung dieser hier. Dann hatte ich diese Schaltung schonmal an meinen Spektrumanalyser drann. Die Schaltung lässt bis 200 MHz durch, auch wenn es niemand glaubt. Ich habe hier in Berlin auf UKW damit Stationen aus Leipzig empfangen können. Ich denke, das reicht erstmal. Zu den Endtransistoren. Ich hatte sie nicht einfach mal wahllos ausgewählt, sondern weil ich PNP und NPN Typen brauchte, die zueinander passen. Erst nach intensiver Recherge fand ich dann die BD 135 und BD 136 als Pärchen. Ich will ja, hauptsächlich, die Kurzwelle damit durchlassen. Mit den SF 128e und SF 018 kann ich die Endstufe bis maximal 1 V HF ansteuern. Erst danach gehen sie in die Begrenzung. Ich fahre diese Stufe mit 40 mA, damit sie mit grösseren Signalen gut zurecht kommt. Die Schaltung, so wie sie da oben zu sehen ist, funktioniert so am besten. Ich habe das alles schon ausprobiert. Wenn ich die BD 135 und BD 136 einbaue, muss ich das Layout wieder neu entwickeln, da dann mechanisch einiges anders wird. Und da ich kein alter Rentner bin und meine Zeit begrenzt ist, bleibt das erstmal liegen. Aber, ich werde es mal in Angriff nehmen. Man kann diese Einkopplung mit HF Trafo auch für die vertikale Polarisation benutzen, da man dann auch gleich das Masseproblem damit gelöst. Das breitbandige Prasseln von PLC löst es aber auch nicht. Noch was zum Kernmaterial. Das Material 43 hat sich im allgemeinen im Kurzwellenbereich am besten bewährt. Deswegen benutze ich es. Und eine Bitte habe ich noch, nicht nur die bunten Bilder anschauen, sondern auch mal den Text dazu lesen. Ich habe hier nämlich den Verdacht, das einige sich hier nur die Bilder anschauen und dann irgendwelchen Blödsinn schreiben.

   

Gut, dann erstmal

Grüße aus Berlin
Dirk
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#17
Die große Aussteuerbarkeit ist in der Tat wichtig. Auch wenn man von einer Antenne eigentlich eher kleine Signale erwartet, ergibt sich über die ganze Bandbreite betrachtet doch ein ganz ordentliches Signal im Zeitbereich (=mit dem Oszilloskop betrachtet). Mal ganz davon abgesehen, dass so eine Antenne ja auch mal in der Nähe eines stärkeren Sender benutzt werden kann.
Um die entsprechende Aussteuerbarkeit zu erreichen ist der hohe Endstufenstrom ziemlich sicher erforderlich.

Eigentlich sollte sich die Streuung des Spannungsreglers auch mit P1 ausgleichen lassen? Oder gibt es noch einen anderen wichigen Grund für 12,0V?

Man könnte vielleicht noch prüfen inwiefern die beiden 1N4148 sich auf den Empfang auswirken. Die haben ja auch eine Kapazität was zu Verlusten führen kann. Ich würde prüfen ob die Schaltung ohne Dioden vielleicht etwas besser funktioniert und wenn ja spezielle kapazitätsarme Dioden einbauen.
Grüße
Christoph
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#18
Hallo und guten Abend,
Folgendes erstmal : Die Transistoren SF 128e und SF 018 sind HF Transistoren für den breitbandigen Betrieb bis 60 MHz. So, zumindest, kann ich das hier in meinem Datenblatt lesen. Die Endstufe mit BD 135 und BD 136 dürfte ein besseres Bild abgeben. Muss ich aber erstmal testweise aufbauen und durchwobbeln.
Zum 7812 : Es ist doch schön, wenn er etwas über 12 V hat. Es gibt da wirklich Tolleranzen, die man durch ausmessen vermeiden kann.
Zu den Dioden : Ich habe es in dieser Schaltung getestet und es macht sich nicht bemerkbar. In der Ausführung mit Vorselektion hatte es negative Effekte. Die Selektion nahm ab. Die Abstimmbandbreite wurde also breiter. Deshalb hatte ich sie dort rausgeschmissen. Eigengewinn durch die Vorselektion waren 10 dB. Das ist mächtig. Ein weiterer Vorkreis brachte nochmals 10 dB Gewinn, den ich aber aus diesem Grund wieder verwarf. Die Verstärkung wird dann einfach zu hoch, was den Regelbereich an P 1 einfach zu heftig macht. Eine weitere Diode in Reihe an Source bringt eine geringere Verstärkung, lässt sich aber geschmeidiger regeln. Die Spannung an Source ist dann ca. 1,4 V.

Ich habe jetzt erstmal folgendes gemacht, um die Dokumentation zu verfeinern. Ich habe erstmal nur den Ringkern von 2 MHz bis 50 MHz durchgewobbelt. Also, symmetrisch eingekoppelt und unsymmetrisch ausgekoppelt. Sieht schonmal nicht mehr so Linear aus. Bilder veröffentliche ich in Kürze. Der Akku für meine Kamera muss erstmmal wieder aufgeladen werden.
Danach werde ich die Schaltung ohne Ringkern durchwobbeln. Anschließend die Gesamtschaltung. Danach sieht man die Dinge etwas anders. Schon mal im vorraus : Nachdem ich das Spektrum gesehen habe, würde ich am liebsten erstmal verschiedene Kernmaterialien ausprobieren, bis das Spektrum zufriedenstellend aussieht. Das Spektrum der Schaltung sieht auch etwas merkwürdig aus. Obwohl ich im Spektrum einen Leistungseinbruch habe, hört es sich am Messempfänger gut an. Also, man muss hier echt Stück für Stück jede Stufe einzeln optimieren. Und wenn man Fehler sieht, summieren sie sich im Gesammtobjekt. Ist schon aufwendig, so eine Entwicklungsarbeit.

Gut, die Bilder dann in Kürze als Nachschlag.

Grüße aus Berlin

Dirk
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#19
Hallo, Dirk,
Es ist ein sehr interessantes Thema, ich lese gern was die Messungen verraten. Und am Ende ein optimales Ergebnis. Ich folge gern die Beiträge.
Gruß!
Ivan
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#20
Hallo Ivan,
Interessant ist das schon, wenn man die nötigen Messmittel dazu hat und dann erstmal sieht, was man da zusammengenagelt hat.
So, nun kommen zwei Bilder des Ringkerns FT 114 - 43 vom Eingang der Schaltung. Wir sehen hier erstmal 9 dB Unterschied zwischen Anfangsbereich zu Endbereich. Anfang ist hier 1,6 MHz und Ende 50 MHz. Das sind 1,5 S Stufen. Sieht auf dem Spektrumanalyser schlimmer aus als es ist. Schon jetzt würde ich mal andere Materialien probieren, um eine bessere Linearität hinzubekommen. Also muss ich erstmal wieder in neue Ringkerne investieren. 61er und 77er Material mit der gleichen Wicklung. Muss ich erstmal bestellen und das kann einige Tage dauern. Bis dahin werde ich die weiteren Stufen einzeln ausmessen. Ich werde auch nochmal den 1 Meg. vom Gate 1 nach Masse verlegen. Ich versuche es nochmal. Vielleicht bringt es was.
Bis dahin erstmal

Grüße aus Berlin

Dirk



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