Themabewertung:
  • 1 Bewertung(en) - 5 im Durchschnitt
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Ein experimentelles UKW-Radio
#1
In diesem Beitrag möchte ich ein Radio vorstellen, das vor einiger Zeit entstanden ist. Ziel war es, einen
Empfänger mit Halbleitern zu bauen, der
  • möglichst ohne Spulen auskommt und
  • keine speziell für denRadioempfang konstruierten Bauteile enthält.
Außerdem wollte ich einige ICs und Module, die ich seit Jahren in der Bastelkiste hatte, endlich einer angemessenen Verwendung zuführen.
Entstanden ist ein experimentelles UKW-Radio für den Rundfunkempfang, dessen Empfangsmodul ich im folgenden kurz beschreiben möchte.

Konventionelle UKW-Empfänger, damit meine ich Überlagerungsempfänger, sind, wie ich finde, einfach
aufzubauen wenn es gelingt, die Verwendung von Spulen im Zf-Verstärker und im Demodulator zu vermeiden,
denn die im Hf-Teil erforderlichen Induktivitäten lassen sich sehr gut als einfache Luftspulen ausbilden. Ich
habe mich für Keramikfilter im Zf-Verstärker und und für eine PLL als FM-Demodulator entschieden.

   
Blockschaltbild

Das Blockschaltbild zeigt die wesentlichen Funktionen des Empfängers, der wegen der niedrigen Grenzfrequenz
des eingesetzten PLL-ICs als Doppelsuper ausgeführt ist, dessen 1.Zf (10,7MHz) in eine 2.Zf von 700kHz
umgesetzt wird. Mit dieser Frequenz kommt das eingesetzte PLL-IC  sehr gut zurecht.
Die im Blockschaltbild gezeigte Muteschaltung ist kein überflüssiger Luxus denke ich. Sie unterdrückt die Niederfrequenz bei
fehlendem Sender bzw die während des Abstimmvorgangs auftretenden Störgeräusche, die wegen des
angewendeten Demodulationsverfahrens  ziemlich heftig sein können.

   
Alle Funktionseinheiten des Empfängers passen auf eine Europakarte

Es interessiert natürlich die Leistungsfähigkeit des PLL-Demodulators. Die folgenden Schirmaufnahmen
zeigen die Regelspannung(=NF-Spannung  ) am Schleifenfilter des PLL-ICs für verschiedene Modulationsfrequenzen.

   

Prüfbedingung: ZF 10,7MHz,  NF 20Hz, 2kHz, 10kHz, Dreieckmodulation, Hub +-80kHz.
Das Übertragungsverhalten von Zf-Verstärker und PLL-Demodulator kann sich sehen lassen.
Der NF-Spannung sind Reste der 2.Zwischenfrequenz überlagert, sie treten allerdings im weiteren Verlauf des NF-Pfades
nicht störend in Erscheinung.

Um das Radiohören mit dem Empfänger etwas gebrauchsfreundlicher zu gestalten, habe ich die Empfängerplatine
mit schon vorhandenen Modulen zu einem provisorischen Gerät zusammengefasst.

   
Frontansicht

Und in diesem Video kann man sich sowohl einen Höreindruck verschaffen als auch weitere Details zum Gerät erfahren.
https://youtu.be/wd5f5ZQkJ-k
Zitieren
#2
Hallo,

finde ich sehr interessant !! Auch die youtube-Vorstellung ist gut gelungen, wobei "rel. einfacher Aufbau" schon understatement ist ! Doppelsuper bei UKW ist mir jetzt noch nicht so oft begegnet, vielleicht bei 144MHz Amateurfunkempfängern.
Ich finde toll, wenn man versucht, unkonventionelle Ideen mit Einzelfunktionsbaugruppen zu realisieren und dabei neue Wege findet.
Auch das Empfangsergebnis ist beeindruckend.

Gruß Ingo
Zitieren
#3
Reife Leistung!
Grüße aus dem Odenwald,

Werner


Lesen gefährdet die Dummheit!
Zitieren
#4
Hallo, aminox,
meine Hochachtung, tolle Idee, auch professionelle mechanische Lösung, wie Deine anderen "youtube"-Projekte auch.
Übrigens erinnert mich das an eine uralte Bauanleitung - keine Ahnung mehr, wo die veröffentlicht wurde - da wurde die 2., noch niedrigere ZF in Rechteckform gebracht und mittels Integrierglied demoduliert.
VG Micha
Historische Radios zu reparieren ist gut machbar durch die problemlose Schaltungsentflechtung, scheitert final leider oft daran, das Skalenseil wieder zu montieren ...



Zitieren
#5
Zunächst ´mal vielen Dank für die positiven Rückmeldungen.

----------------------------------------
Hallo,
finde ich sehr interessant !! Auch die youtube-Vorstellung ist gut gelungen, wobei...
Gruß Ingo
-----------------------------------------
Hallo Ingo,
ich finde, dass man zwar viel fotografieren kann, aber erst ein Video ist das i-Tüpfelchen.
Ein Video macht die zugegebenermaßen für Viele etwas trockene Materie anschaulicher und lebendiger
und ich habe die Möglichkeit, mir wichtige oder mir interessant scheinende  Aspekte zu betonen.
Mit einem (statischen)Foto ist das so ohne weiteres nicht möglich. Daher immer möglichst ein Video.

------------------------------------------
.... auch professionelle mechanische Lösung, wie Deine anderen "youtube"-Projekte auch.
Übrigens erinnert mich das an eine uralte Bauanleitung - keine Ahnung mehr,
wo die veröffentlicht wurde - da wurde die 2., noch niedrigere ZF in Rechteckform gebracht und mittels Integrierglied demoduliert.
VG Micha
------------------------------------------
Hallo Micha,
aus langer Erfahrung weiß ich, dass ein(e) gute(s) Elektronik (Radio) zu 99 Prozent aus guter Mechanik besteht , mindestens ;-)
Nichts ist frustrierender als wenn ein Gerät wegen unzureichender Befestigungen/Verbindungen plötzlich nicht mehr funktioniert
(hab´ich alles schon erlebt).  Da das vorgestellte Gerät ja nur ein Versuch ist werde ich es bei diesem rudimentären Aufbau belassen.
Mein neues Radio, an dem ich bereits arbeite, bekommt wieder ein "ordentliches" Gehäuse.
Was den angesprochenen Demodulator angeht: es handelt sich vermutlich um einen sog. Zähldiskriminator
der genau nach dem beschriebenen Prinzip funktioniert. Die Einfachheit des Zähldiskriminators ist bestechend und seine Kennlinie extrem linear,
allerdings arbeitet er nur, soweit mir bekannt ist, bei niedrigen (Träger)Frequenzen (ca 100kHz bis 200kHz) zufriedenstellend. Die
Zeitschrift Elektor hat 1972? eine derartige Schaltung unter der Bezeichnung "Diode-Transistor-Pumpe" veröffentlicht.
Zitieren
#6
Ja, Zähldiskriminator sagt mir was, sehr gutes PLL-basierendes Verfahren.
Die Uraltquelle der erwähnten Bauanleitung könnte in einem RFE-Heft aus den späten 1960er Jahren liegen.
Die 2. ZF lag bei ca 200 -300 kHz und wurde rechteckig begrenzt, danach wurde mit jeder HL-Flanke (oder der anderen) ein MMV getriggert, welcher ca 1-2 Mikrosekunden nächlief. Das Resultat war eine Art PWM, welche mit einem steilen Tiefpass demoduliert wurde. Eigentlich ziemlich einfach ohne PLL, so ne Art "Gleichspannungsflankendemodulation"
VG Micha
Historische Radios zu reparieren ist gut machbar durch die problemlose Schaltungsentflechtung, scheitert final leider oft daran, das Skalenseil wieder zu montieren ...



Zitieren
#7
(17.05.2020, 18:00)hardware.bas schrieb: Ja, Zähldiskriminator sagt mir was, sehr gutes PLL-basierendes Verfahren.
Die Uraltquelle der erwähnten Bauanleitung könnte in einem RFE-Heft aus den späten 1960er Jahren liegen.
Die 2. ZF lag bei ca 200 -300 kHz und wurde rechteckig begrenzt, danach wurde mit jeder HL-Flanke (oder der anderen) ein MMV getriggert, welcher ca 1-2 Mikrosekunden nächlief. Das Resultat war eine Art PWM, welche mit einem steilen Tiefpass demoduliert wurde. Eigentlich ziemlich einfach ohne PLL, so ne Art "Gleichspannungsflankendemodulation"
VG Micha

Ja, das ist das Prinzip, allerdings ohne PLL.
Ich habe hier das Beispiel eines Zähldiskriminators, der nicht ganz so umfangreich ist. Die Schaltung stammt aus dem Buch: "H.Koch: Transistorempfänger, Franzis 1976"
Ich habe sie ´mal mit einem Begrenzerverstärker ergänzt, aufgebaut und gemessen.
   

Kurz zur Funktion: Das von links kommende Signal wird mit T2 begrenzt und dem Differenzierglied R3/C5 zugeführt. Hier entstehen positive und negative Nadelimpulse,
deren zeitlicher Abstand durch die Modulationsfrequenz bestimmt wird. Nur die positiven Impulse können den Transistor T1, er wird ohne Basisvorspannung
betrieben, öffnen und den Kondensator C2 aufladen. Sobald dieser Transistor wieder sperrt entlädt sich C2 über R1 gegen die positive Betriebsspannung:
Am Kollektor des Transistors bildet sich eine sägezahnähnliche Spannung aus, deren Spitzenamplitude genau der Modulationsfrequenz folgt, denn der Kondensator
wird wegen der sich ständig ändernden Aufladezeitpunkte zwar immer auf die gleiche Spannung aufgeladen, aber verschieden stark entladen.
Die folgende RC-Kette unterdrückt Reste der Trägerfrequenz.
Die folgenden Schirmaufnahmen zeigen die Signalformen an verschiedenen Punkten des Diskriminators.


.png   SCR01.PNG (Größe: 43,54 KB / Downloads: 123)
Bild1: Die blaue Linie ist Niederfrequenz am Ausgang der Siebkette, der gelbe Bereich zeigt die Kollektorspannung von T1. Sehr deutlich ist die Amplitudenmodulation
der Trägerfrequenz zu erkennen. Im folgenden Bild wird es deutlicher.


.png   SCR04.PNG (Größe: 27,89 KB / Downloads: 120)
Dieses Bild zeigt im unteren Teil die Kollektorspannung in höherer Auflösung. Mit etwas gutem Willen kann man den (gelben)Sägezahn erkennen. Wie oben geschrieben
wird C2 stets auf die volle Spannung aufgeladen, er kann sich aber nur verschieden stark entladen, verursacht durch die Frequenzmodulation, deren Reste noch in der
Niederfrequenz(blaue Linie) zu sehen sind.


.png   SCR02.PNG (Größe: 21,37 KB / Downloads: 114)
Bild2: Die differenzierte Basisspannung sieht zwar nicht aus wie aus dem Lehrbuch, aber es funktioniert. Die positive Spannungsspitze ist wegen der Belastung durch
die BE-Strecke von T1 stark verformt.


.png   SCR03.PNG (Größe: 19,86 KB / Downloads: 112)
Bild3: Hier ist die begrenzte Eingangsspannung zu sehen. Offensichtlich beeinflusst das Tastverhältnis das Demodulationsergebnis nicht.

Fazit: Der Zähldiskriminator ist sehr einfach aufgebaut und liefert gute Ergebnisse. Das Verhältnis von Aufwand zu Ergebnis kann sich sehen lassen.

Zum Schluss noch ein Video (stammt nicht von mir) , in dem der Zähldiskriminator  sehr gut erklärt und eindrucksvoll vorgeführt wird:
https://youtu.be/jQlN2fc7LJc
Zitieren
#8
Hallo Aminox,

klasse, besonders der funktionierende Aufbau auf Lochraster !!
Der S042P ist ja recht gutmütig, zumindest wenn man auf kurze Verbindungen achtet.
Die Anschlußbelegung des IC erleichtert ja den Aufbau auf diese Art und Weise. Der S042E
ist da noch ein bisschen Platzsparender, doch darum geht es hier ja nicht.
Eine Frage habe ich hier noch:
bei der Umsetzung auf die zweite, kleinere ZF hätte man auch einen S042P nehmen können.
Hier hast Du ein anderes IC verwendet.... kannst Du bitte dazu das Schaltungsdetail einstellen ?

Gruß,
RE 084
RE 084 heisst Hans und kommt aus 41844 Wegberg
Zitieren
#9
(18.05.2020, 22:38)RE 084 schrieb: Hallo Aminox,

klasse, besonders der funktionierende Aufbau auf Lochraster !!
Der S042P ist ja recht gutmütig, zumindest wenn man auf kurze Verbindungen achtet.
Die Anschlußbelegung des IC erleichtert ja den Aufbau auf diese Art und Weise. Der S042E
ist da noch ein bisschen Platzsparender, doch darum geht es hier ja nicht.
Eine Frage habe ich hier noch:
bei der Umsetzung auf die zweite, kleinere ZF hätte man auch einen S042P nehmen können.
Hier hast Du ein anderes IC verwendet.... kannst Du bitte dazu das Schaltungsdetail einstellen ?

Gruß,
RE 084

Danke. Wie man in dem Foto erkennen kann habe ich eine spezielle Lochrasterplatte verwendet, die sich sehr gut für
HF-Aufbauten eignet. Schaltungen bis weit über 200MHz sind mit einer derartigen Platte betriebssicher möglich,
wenn man sich, und das ist der springende Punkt, über die (Rück)Strompfade  der einzelnen Schaltungsteile (Proximity-Effekt)
im klaren ist.
Der SO42P ist für mich einfach der Mischer der Wahl. Er läßt sich bis 200MHz einsetzen und man bekommt ihn immer noch.
Was den zweiten Mischer angeht - ich muß gestehen, dass ich bei Lochrasteraufbauten in der Regel keine Schaltpläne zeichene,
so auch bei diesem Projekt. Daher nur eine Gedächtnisskizze des Mischers:


.pdf   skizze_gegetakt.pdf (Größe: 9,25 KB / Downloads: 14)
Funktion: Die beiden Transistoren bilden einen Gegentaktmischer, der das Mischergebnis im Gegentakt an die Folgeschaltung weitergibt.
Sie erhalten an den Basen vom letzten Zf-Verstärker ein Gegentaktsignal, werden am Emitter aber im Gleichtakt angesteuert. Der Mischer
ist als Schaltmischer beschaltet, was sich anbietet, da der Oszillatorbaustein ein TTL-kompatibeles Rechtecksignal produziert. Der
Widerstand R1 stellt den Arbeitspunkt der Transistoren ein und sorgt dafür, dass der Oszillator nicht überlastet wird. Ich habe unter
Berücksichtigung des Ruhepotentials des ZF-Verstärkerausgangs (~6V), des Spannungshubs des Oszillators (~5V) und seiner
Stromergiebigkeit (~20mA) 270Ohm gewählt. Die Kollektorwiderstände sind mit 2,2kOhm dimensioniert, wodurch sich für die
2.Zwischenfrequenz ein Spannungshub von ca 4V am Kollektor ergibt.
Zitieren
#10
Hallo Namenloser,

sehr sehr gute Arbeit, tolles Gerät und sehr ausführliche Schaltungsbeschreibung.

Vielen Dank fürs zeigen und weiterhin viel Bastelspaß.

Viele Grüße

Peter
„Keiner ist perfekt, aber die kölsche sind verdammt nah dran“

Zitieren


Gehe zu: