Amateurfunk-Empfänger

Matti Reiffenrath, DC1DMRviele Grafiken von Eckart Moltrecht, DJ4UF (www.dj4uf.de)

Themen für heuteThemen für heute

Prinzip eines Empfängers Wichtige Funktionsblöcke

Filter Verstärker Mischer Oszillator

Empfängertypen Geradeausempfänger Überlagerungsempfänger (Superhet) Zweifach-Überlagerungsempfänger (Doppelsuper)

Prinzip eines EmpfängersPrinzip eines Empfängers

Antenne HF-Leitung Filterung Verstärkung Demodulation

f f f

FilterFilter

Meist Bandpass Einfachster Fall: Einzel-Schwingkreis Kleinere Bandbreite:

mehrere Schwingkreise bessere

”Trennschärfe” Einfacher, je

geringer dieMittenfrequenz

FilterbandbreitenFilterbandbreiten

Hamnet (OFDM): 10 MHz 9600 baud FSK: ≈20kHz 1200 baud AFSK: ≈12kHz (FM Audio) FM Sprechfunk: ≈12kHz (≤3 kHz NF) AM Sprechfunk: ≈6 kHz (≤3 kHz NF) SSB Sprechfunk: ≤3 kHz (≤3 kHz NF) RTTY: ≈500 Hz

VerstärkerVerstärker

Verstärkt das hochfrequente Signal Möglichst rauscharm Erste Verstärkerstufe ”LNA” (Low Noise

Amplifier) Beeinflusst Empfindlichkeit des Empfängers Möglichst nahe an Antenne einbauen

”Mastvorverstärker” bei langen Leitungen Alternativ 1. oder 2. Stufe im Empfänger Dort oft mit automatischer Regelung ”AGC”

wird u.U. durch Nachbarsignale ”übersteuert”

MischerMischer

Nichtlineares Bauteil Erzeugt ”Mischfrequenzen” aus

Eingangssignalen Ausgangsfrequenzen:

fOszillator

+ fEingang

und fOszillator

– fEingang

Unerwünscht: Oberwellen / ”Harmonische”

fOszillator

fEingang

Prüfung Klasse A: TG226Prüfung Klasse A: TG226

Welche wesentlichen Ausgangsfrequenzen erzeugt die in der Abbildung dargestellte Stufe?

21,4 und 105,4 Mhz

42 und 63,4 MHz

21 und 63,4 Mhz

10,7 und 52,7 MHz

OszillatorOszillator

Erzeugt HF-Signal mit möglichst genauer Frequenz

Verschiedene Ausführungen:

CO (Crystal Oscillator)

teilw. temperaturstabilisiert

VFO (Variable Frequency Oscillator)

BFO (Beat Frequency Oscillator)

Prüfung Klasse A: TF311aPrüfung Klasse A: TF311a

Welchem Zweck dient D1 in der folgenden Schaltung?

Stabile Versorgungs- spannung für stabile Frequenz

zeigt korrektes Einschwingen an

konstante Amplitude über den gesamten Abstimmbereich

Frequenzmodulation des Oszillators

EmpfängertypenEmpfängertypen

Geradeausempfänger Nutzsignal hat am Demodulator gleiche Frequenz

wie an Antenne Problem: trennscharfe, durchstimmbare Filter

EmpfängertypenEmpfängertypen

Überlagerungsempfänger / Superhet Nutzsignal hat am Demodulator eine andere

Frequenz als Antenne (Zwischenfrequenz ZF) Vorteil: ZF-Filter mit fester Frequenz, Trennschärfe Problem: Spiegelfrequenz-Unterdrückung

SpiegelfrequenzSpiegelfrequenz

Mischer erzeugt2 Frequenzen amAusgang

fsp

= fe + 2 · f

z

wenn fo > f

e

fsp

= fe - 2 · f

z

wenn fo < f

e

Filter zur Spiegelfrequenzunterdrückung Einfacher bei hoher ZF mit großem Abstand von f

z

zu fe (weniger Filter-Güte erforderlich)

Nachteil: Aufwand für trennscharfe ZF-Filter höher

Fsp

: Spiegelfrequenz, f

e: Empfangsfrequenz,

fz: Zwischenfrequenz, f

O: Oszillatorfrequenz

Prüfung Klasse E: TF104Prüfung Klasse E: TF104

Ein Empfänger hat eine ZF von 10,7 MHz und ist auf 28,5 MHz abgestimmt. Der Oszillator des Empfängers schwingt oberhalb der Empfangsfrequenz. Welche Frequenz hat die Spiegelfrequenz?

17,8 MHz

39,2 MHz

48,9 MHz

49,9 MHz

EmpfängertypenEmpfängertypen

Zweifach-Überlagerungsempf. (”Doppelsuper”) Hohe 1. ZF für gute Spiegelfrequenzunterdrückung Niedrige 2. ZF für hohe Trennschärfe 1. Oszillator durchstimmbar (VFO) 2. Oszillator mit fester Frequenz (CO)

Prüfung Klasse E: TF103Prüfung Klasse E: TF103

Welche Aussage ist für einen Doppelsuper richtig?

Das von der Antenne aufgenommene Signal bleibt bis zum Demodulator in seiner Frequenz erhalten.

Mit einer niedrigen zweiten ZF erreicht man leicht eine gute Trennschärfe.

Durch eine hohe erste ZF erreicht man leicht eine gute Trennschärfe.

Durch eine niedrige zweite ZF erreicht man leicht eine gute Spiegelselektion.

Prüfung Klasse A: TF205Prüfung Klasse A: TF205

Ein Doppelsuper hat eine erste ZF von 10,7 MHz und ein zweite ZF von 460 kHz. Die Empfangsfrequenz soll 28 MHz sein. Welche Frequenz ist für den VFO der 1. ZF und für den CO der 2. ZF erforderlich, wenn die Oszillatoren oberhalb des Nutzsignals schwingen sollen?

Der VFO muss bei 38,70 MHz und der CO bei 12,24 MHz schwingen.

Der VFO muss bei 10,24 MHz und der CO bei 17,30 MHz schwingen.

Der VFO muss bei 38,70 MHz und der CO bei 11,16 MHz schwingen.

Der VFO muss bei 28,46 MHz und der CO bei 11,16 MHz schwingen.

DemodulatorenDemodulatoren

AM Detektor Hüllkurven-

demodulator

FM Flanken-Diskriminator

SSB Produktdetektor

Praxisbeispiel: ”FiFi-SDR”Praxisbeispiel: ”FiFi-SDR”