Amateurfunk

Anfängerprojekt,Audion für 80 m und 40 m (49 m)

HARALD KUNTER - DF9YMÜberarbeitet und ergänzt von Michael Höller-DL7MIC

Ziel der Überlegungen war, eine Schaltung und ein Aufbaukonzept zu entwerfen, das auch Laien, vor allem jüngere,zum Selbstbau ermutigt. Zugleich sollten alle Teile im Elektronikladen um die Ecke oder im Versand erhältlich sein.Herausgekommen ist ein kleiner preiswerter Kurzwellenempfänger, der weder Drehkondensatoren noch Spulenkörperbenötigt, erstaunlich empfindlich ist und schon mehrfach von jüngeren Schülern mit Erfolg nachgebaut wurde.

Um mit geringem Materialeinsatz und ohne sonderlichen Abgleichaufwand Erfolg zu erzielen, bietet sich also immernoch ein Geradeausempfänger nach dem Audionprinzip an. Man kann damit sowohl Telegrafie- wieEinseitenbandsignale, bei Bedarf aber auch die amplitudenmodulierten von KW-Rundfunksendern empfangen.

Stromlaufplan im Überblick

Die nächste Seite zeigt den Stromlaufplan.

Über eine geringe Kapazität von 3,3 pF (bei etwas längeren Antennen 2,2 pF) gelangt das Antennensignal auf zwei umschaltbareSchwingkreise für das 80 m und das 40 m Band.Sie bestehen lediglich aus einer HF-Drossel sowie einem Folien-Trimmkondensator.Ein Kapazitätsdiodenpaar BB 204 oder BB 304 dient der Einstellung der Resonanzfrequenz. Das durch den jeweils wirksamenSchwingkreis herausgefilterte Antennensignal wird durch einen Dual-Gate-Mosfet Transistor BF 961 (oder BF 981) verstärkt undgelangt über 33 pF an die Basis des ersten BC 548 Transistors (Q 1).

Damit kommen wir zum Kernpunkt der Schaltung: Um ein SSB-Signal (Einseitenband-Signal) demodulieren zu können, muß derim Sender unterdrückte Träger im Empfänger wieder hinzugefügt werden. Ähnlich verhält es sich mit einem CW-Signal(Telegrafie), das erst durch Überlagerung mit einem zweiten, um die gewünschte Niederfrequenz benachbarten Dauersignal,lesbar wird.

Am einfachsten geschieht dies, indem der BF 961 zum Schwingen angeregt wird und so etwas wie eine selbstschwingendeMischstufe entsteht. Dazu dient ein Signal, das mit gleicher Phasenlage auf den Eingang des BF 961 zurück gelangt. DiesesSignal liefert der BC 548. War das Signal durch den BF 961 um 180 Grad gedreht worden,dreht es der BC 548 noch einmal um diesen Betrag; ein 1 pF Kondensator koppelt es phasengleich auf das Gate 1 des BF 961zurück.

Die Verstärkung im Rückkopplungszweig läßt sich mittels des 2,2 kΩ Potentiometers im Emitterkreis des ersten BC 548 variieren,so daß man über den Schwingungseinsatzpunkt "hinwegfahren" kann. In sehr seltenen Fällen kann die Rückkopplung infolgeungünstiger Bauelementetoleranzen zu stark sein. In einem solchen Fall muß der Drainwiderstand R11 von 270 Ω verringertwerden, z.B. auf 180 Ω.Neben der Erzeugung des fehlenden Trägers bewirkt die Rückkopplung eine Entdämpfung des Schwingkreises, so daß selbst mitpreiswerten HF-Drosseln eine sehr spitze und schmale Resonanzkurve und somit gute Trennschärfe erreichbar ist.

Durch die Mischung des Eingangssignals mit dem selbst erzeugten Signal entsteht als Mischprodukt das Niederfrequenzsignal,das im Transistor weiter verstärkt und anschließend über einen Tiefpaß aus zwei Kondensatoren von je 47 nF und einem 5,6 kΩWiderstand der nächsten NF-Verstärkerstufe mit dem Transistor Q2 zugeführt wird. Ein Gegenkopplungskondensator von 560 pFsorgt dort zusätzlich für eine weitere Unterdrückung der höheren Frequenzen, was den Rauschanteil des Signals reduziert.Abschließend folgt als NF-Endstufe der bekannte Schaltkreis LM 386.

Schaltungseinzelheiten

Erstaunlich ist, daß selbst bei einer Ankopplung über nur 2,2 pF stärkere Signale den Empfänger übersteuem können. Deshalbwurde eine einstellbare Abschwächung des Antennensignals mit einem 1 kΩ Potentiometer vorgesehen. Ein weiteresPotentiometer von 10 kΩ dient der Sendereinstellung.

Je nach dessen Stellung erhalten die Kapazitätsdioden eine Spannung zwischen 0 und 5 V (je höher die Spannung an derKapazitätsdiode, desto geringer die Kapazität und desto höher die Resonanzfrequenz).

Ein in Reihe geschaltetes 1 kΩ Potentiometer ermöglicht eine feinfühligere Spannungsänderung und damit eineSenderfeineinstellung. Während die Spannungsänderung von 0 bis 5 V beim 80 m Schwingkreis eine Frequenzänderung von etwa350 kHz bewirkt und eine volle Potentiometerdrehung von 270 Grad somit genau das 80-mBand erfaßt, würde dieselbeSpannungsänderung beim 40 m Schwingkreis statt der benötigten 100 kHz etwa 800 kHz Abstimmbereich ergeben. Deshalb kannbeim Einschalten des 40 m Bandes ein 15 kΩ Widerstand in Reihe zudem 10 kΩ Potentiometer geschaltet werden. Dadurchbeträgt die Spannungsänderung nur noch 3,2 bis 5 V, was einer Frequenzänderung von etwa 150 kHz entspricht.

Eine Besonderheit der Schaltung ist das 1 kΩ Trimmpotentiometer R6 in Sourceleitung des MOSFET. Je nach Aufbau derSchaltung und den Bauteiletoleranzen kann es (selten!) vorkommen, daß in dieser Mischstufe wilde Schwingungen entstehen, diesich durch mörderisches Kreischen oder Pfeifen bemerkbar machen. Dann drehe man das Trimmpotentiometer (aus der normalenMittelstellung) nach rechts, um den Sourcewiderstand zu verringern. Hier gilt es, ggf. ein wenig zu experimentieren.

Ein weiteres Bauteil, das zu wilden Schwingungen neigt, ist der LM 386, der über eine Diode und einen 470 pF Kondensator vonder Plusleitung entkoppelt ist. Die Diode verhindert gleichzeitig die Zerstörung des IC infolge einer versehentlich falsch gepoltenBetriebsspannung.

Aufbau

Alle Einzelheiten des Aufbaus, einschließlich der Anschlüsse der Potentiometer, des Umschalters, der Kopfhörerbuchse usw.,sind der Aufbauzeichnung (nächste Seite) zu entnehmen.

Zuerst sollte man mit den Widerständen , Drahtbrücken, HF-Drosseln und allen anderen flachen Bauteilen anfangen (Bild 1).Danach werden dann die größeren Bauteile wie Trimmkondensatoren, Transistoren, Elkos und zuletzt die Potis eingebaut.Die Gehäuse der Potentiometer werden mit einem blanken Draht untereinander und mit Masse verbunden.Für das IC empfiehlt sich eine Fassung. Während des Einlötens sollten vor allem Anfänger die gerade eingelöteten Teile in derStückliste markieren. So wird schnell deutlich, ob ein Teil fehlt.

Hat man zum Schluß noch einmal die Lage der Transistoren, des IC und nicht zuletzt die Polung der Elektroytkondensatoren (einbeliebter Fehler) überprüft, kann's losgehen.

Bild 1: Aufbaubeginn mit Widerständen Bild 2: Einbaulage des BF 961

Bestückungsplan

Verkabelungsplan

Bild 3: Der fertige Aufbau. Der 120pF Kondensator ist hier im Bild als SMD Bauteil auf der Unterseite der Platine verlötet.

Bild 4: Auf die Einbaulage des 78L05 ( oben in der Mitte) muß geachtet werden

Inbetriebnahme

Vorweg ist zu bemerken, daß Audion- und Direktmischempfänger aufgrund ihrer hohen NF-Verstärkung sehr empfindlich mitBrummen auf Magnetfeldeinstreuungen und andere Störfelder reagieren - vor allem, wenn sie frei ohne Metallgehäuse"herumstehen". So verursachen große Netzgeräte am Meßplatz, der Fernseher im Nebenraum oder die Leuchtstofflampe ggf.Störungen. Billige Netzgeräte können durch die von ihnen gelieferte nicht so gut gesiebte Betriebsspannung ebenfalls zumBrummen führen. Am saubersten sind die Signale bei Akkumulator- bzw. Batteriebetrieb und wenn der Empfänger mit einer Erde(Heizung/Wasserleitung usw.) verbunden ist.

Bei der Inbetriebnahme sollte das Trimmpotentiometer von 1 kΩ in der Sourceleitung zunächst in Mittelstellung stehen, ebenso diebeiden Trimmkondensatoren der Schwingkreise sowie die Potentiometer zur Sendereinstellung. Das Rückkopplungspotentiometerist anfangs nach links und das NF-Potentiometer nach rechts zu drehen. Bei Berührung des Drainanschlusses des BF 961 mitdem Finger müßte nun im Lautsprecher ein leises Brummen zu hören sein. Wird anschließend das Rückkopplungspotentiometerbehutsam nach rechts gedreht, zeigt plötzlich lautes Rauschen an, daß die Schwingungen eingesetzt haben.

Nun muß man nur noch die Frequenzbereiche einstellen. Am einfachsten gelingt das mit einem Meßsender. Zunächst wird dasPotentiometer für die Sendergrobeinstellung nach rechts und das Rückkopplungspotentiometer gerade soweit aufgedreht, daß dieAudionstufe schwingt. Dann verstellt man den Meßsender, bis ein lautes Pfeifen den Empfang der gegenwärtigenMeßsenderfrequenz anzeigt. Durch Verdrehen des jeweiligen Trimmers werden danndie Schwingkreise so eingestellt, daß der Empfang bei Rechtsanschlag der Grobeinstellung im 80 m Band auf etwa 3,82 MHzbzw. im 40 m Band auf etwa 7,12 MHz erfolgt.

Was aber tun, wenn weder ein Meßsender zur Hand, noch ein hilfsbereiter Funkamateur in der Nähe ist? Zum Glück stellt unserGerät, sobald wir die Rückkopplung anziehen und ein Stückchen Draht als Antenne verwenden, selbst einen kleinen Sender dar.Zum Abgleicht genügt deshalb ein Rundfunkempfänger mit einem Kurzwellenbereich, dessen Antenne wir mit unseremEmpfänger verbinden.

Nachdem am Anfang des 41 m Bandes (7,1 MHz) eine Rundfunkstation eingestellt ist, drehen wir den Trimmer des 40 mSchwingkreises, bis unser Signal sich durch ein Überlagerungspfeifen mit dem Sender im 41 m Band bemerkbar macht. Undschon sind wir in der Nähe unseres gesuchten Frequenzbandes. Das funktioniert auch im 80 m Band, nur stellen wir hier dieSendergrobeinstellung unseres Empfängers etwas weiter nach links, um dann im Rundfunkgerät auf der Frequenz 7,2 MHz dieOberwelle von 3,6 MHz (2 x 3,6 MHz = 7,2 MHz) empfangen zu können.

Stückliste

Bauteil Bauteil Nr. Wert Aufdruck Schaltzeichen Bild Kontr.1

Kontr.2

R 19 10 Ω braun-schw.-schw.

R 11R 18

270 Ω rot-viol.-braun

R 12 1,5 kΩ braun-grün-rot

R 15 5,6 kΩ grün-blau-rot

R 13R 17

10 kΩ braun-schw.-orange

R 7 15 kΩ braun-grün-orange

R 8 R 9R 10

22 kΩ rot-rot-orange

Widerstand¼ Watt

R 14R 16

560kΩ

grün-blau-gelb

C 10 1 pF 1

C 3 2,2 pF 2,2

C 4 3,3 pF 3,3

C 8 33 pF 330

C 6 120 pF 121

C 14 560 pF 561

C 12C 13C 21

47 nF47noder473

KondensatorRM 5mm

C 5C 7C 9

C 11C 22

100 nF 104

C 15C 18

10 µF

C 17C 20

100µF

Elektrolyt-Kondensator

RM 5mm C 16C 19

470µF

Folien-trimmer

C 1C 2

60 pF Farbeschwarz

R 6 1 kΩTrimm-potentio-

meterR 20 200

kΩ

R 1R 2

1 kΩlin.

R 4 2,2 kΩlin

R 3 10 kΩlin

Potentio-meter6 mmAchse

R 5 4,7 kΩlog.

L 1 4,7 µHgelb-

viollett-gold

HF-Drossel

L 2 15 µHbraun-grün-

schwarz

Dual-Gate-Mosfet

TransistorT 1

BF961

oder

BF981

NPN-Transistor

Q 1Q 2

BC548

C 548

Spannungs-regler

IC 1 78L05

Kapazitäts-diode

C-DiodeBB30

4oder

BB204

Diode D 1 1 N4001

NF-Verstärker IC 2

LM386

IC-Fassung für IC 2 8-pol.

Lautsprecher SP 1 8 Ω

3,5 mmStereo

Klinken-buchse

X 1X 3

3,5mm

Bananen-buchse

BU 1BU 2BU 3

4 mm

Drehschalter S 1 3x4Stell.

Schalter-knopf

für S 1

für6 mmAchse

Drehknopfklein

für R 1,R 2, R 4,

R 5

für6mmAchse

Drehknopfgroß für R 3

für6 mmAchse

Batterie-clip für

9V-Block

rot +schwarz -

Platine 150 x 65 mm

Tips

Warum nicht hin und wieder auch mal Radio hören? Man kann abends sogar mit nur einem Stück Draht viele Rundfunkstationendes 49-m-Bandes hören. Weil hier der Überlagerungston mit der Trägerfrequenz des Rundfunksenders stören würde, muß mandie Rückkopplung eine Kleinigkeit vor den Schwingungseinsatz stellen. Die Audionschaltung wirkt dann als empfindlicher undverhältnismäßig trennscharfer AM-Demodulator. Auch das 20-m-Amateurband (oder das 22-rn-Rundfunkband) läßtsich empfangen. Hierzu ist nur die 4,7 µH Drossel durch 1,5 µH zu ersetzen.

Viele Funkamateure bevorzugen Kopfhörerempfang, da sich so äußere akustische Einflüsse weniger bemerkbar machen und manselbst auch seine Umgebung nicht belästigt. Dabei stört evtl. das durch die große NF-Verstärkung des LM 386 mit verursachteRauschen. Um die Verstärkung zu verringern, muß in Reihe zu dem 10 µF Kondensator zwischen Pin 1 und Pin 8 ein Widerstandvon 1 kΩ geschaltet werden. Entfernt man den Kondensator ganz und läßt die Verbindung offen, sinkt die Verstärkung des LM386 noch weiter. Möchte man dagegen die Empfindlichkeit des Geräts erhöhen, kann man den 100 nF Sourcekondensator durcheinen Elektrolytkondensator von 1 µF ersetzen (minus an Masse, plus an Source).Ansonsten kann ein ganz normaler Kopfhörer mit 3,5 mm Stereoklinke verwendet werden ( z.B. vom Walkman).Beim Verbinden des Kopfhörers schaltet sich der eingebaute Lautsprecher im Empfänger ab.Verbindet man den Soundkartenaugang des Empfängers mit einem PC ( Mikrofon- oder Line-in), sollte man auch ein Kabel mit3,5mm Stereoklinke verwenden und den Pegel mit dem Trimmer R 20 ( 200 KΩ) so einstellen, daß der Soundkarteneingang nichtübersteuert. Für die Feineinstellung kann und sollte softwareseitig eine gewisse Reserve bleiben.

Bedienung

Die Bedienung des Empfängers setzt ein wenig Fingerspitzengefühl und Übung voraus. Bei jeder Stationssuche sollte der „Fein-Regler“ für die Frequenz in Mittelstellung stehen und der Regler für die Rückkopplung soweit nach rechts gedreht werden, bis dasRauschen zunimmt (Schwingungseinsatz). Jetzt kann mit dem Frequenzregler ein Sender grob abgestimmt werden. BeiEinseitenbandsignalen (SSB) hört man zunächt entweder ein „ Micky-Mouse Gequake“ oder ein unverständliches Grummeln. Jetztkann mit dem Fein-Regler auf maximale Verständlichkeit abgestimmt werden. Bei sehr starken Stationen (vor allem in denAbendstunden) muß man evtl. die Rückkopplung etwas zurückdrehen oder den Dämfungsregler zum Abschwächen der starkenSignale einsetzen. Die Regler haben einen gewissen Einfluß aufeinander; so ändert sich die Frequenz auch leicht wenn man denDämpfungsregler oder auch den Rückkopplungsregler verstellt. Mit ein wenig Übung hat man das aber schnell raus.Dafür erhält man einen sehr empfindlichen und relativ trennscharfen EmpfängerBei Telegrafiesignalen (morsen, CW) stellt man auf eine angenehme Tonhöhe von ca. 600 bis 1000 Hertz ein. Mit einemProgramm wie CwGet können dann mittels Soundkarte und PC die Telegrafiesignale „lesbar“ gemacht werden, vorrausgesetztdie Zeichen werden normgerecht gegeben. Dazu ist einfach der Empfänger über ein handelsübliches 3,5mm Stereo-Klinkenkabelmit dem Mikrofon- oder Line-in-Eingang der Computersoundkarte zu verbinden. Jetzt muß nur noch der Pegel mit dem Pegelreglerder Soundkartensoftware und / oder mit dem Lautstärkeregler des Empfängers angepaßt werden.

Screenshot CwGet: Hier ist eines von 3 Signalen ausgewählt (roter Strich oben)