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Senderbau und HF Technik
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Oszillatormann, kettenraucher, sachsenbastler, Power-FM ne, Elektronikbastler

Abgleichfreier MW Sender mit 250 mW

Startbeitrag von Oszillatormann am 27.07.2016 18:40

Ich hatte vor einiger Zeit eine Bastelei mit BD136 Transistoren für einen MW Sender angefangen.
Hier ist das Ergebnis:



Die BD136 werden im Schongang betrieben und brauchen keine Kühlkörper:
Der ganze Sender benötigt 1W DC Leistung. Der Modulatortransistor Q3 verheizt 0,5W und der Oszillatortransistor Q4 bekommt 0,5W und macht daraus 250 mW HF. Er verheizt also - wenn alles richtig läuft - nur 250 mW und bleibt viel kälter als Q3. Man kann also mit dem Finger per Temperaturcheck testen, ob der Sender Leistung abstrahlt! Die Schaltung ist abgleichfrei und damit gut nachbaubar. Toleranzen in den frequenzbestimmenden Bauteilen ändern - wie in meinem Einfachstsender - nicht die Sendeleistung sondern die Sendefrequenz. Es gibt also auf jeden Fall die größtmögliche Reichweite.

Der Leistungsoszillator mit Q4 schwingt ab etwa 1,4V Betriebsspannung an C9. Weil der Modulationsverstärker 0...12 V liefern kann, aber eine symmetrische Begrenzung sinnvoll ist, ist die Betriebspannung auf etwa 6,5 V an C9 eingestellt, unabhängig von der exakten Stromaufnahme des Oszillators. Damit die Oszillatorgleichstromleistung nicht in Wärme verwandelt werden kann erfolgt die Gleichstromzufuhr über eine Drossel L3. R13 dient als HF Gegenkopplung und zur Erzeugung einer Gleichstromgegenkopplung. R12 liefert den Basisgleichstrom und D1 und R16 stabilisieren die Basis-Emitterspannung des Oszillatortransistors. Deshalb zieht der Oszillator etwa 80 mA Gleichstrom. Ich habe bei meinem Muster statt 2,2 Ohm allerdings 2 1 Ohm Widerstände in Serie geschaltet und daher hat ein Nachbau vielleicht nur 78 mA Stromaufnahme. Bei höherer Betriebsspannung zieht der Oszillator natürlich mehr Strom weil dann der Spannungsabfall über R16 steigt. Deshalb ist der Oszillator auch recht klirrarm modulierbar. Über R16 und R13 fällt keine nennenswerte HF Spannung ab, so daß nur R12 und Q4 HF Leistung verheizen können. Deshalb ist der Wirkungsgrad des Oszillators bei richtiger Leistungsanpassung der Sendespule L2 entsprechend groß. C13 ist groß genug um Sättigung im Oszillatortransistor zu verhindern. Deshalb der synchrone FM-Rest klein. C14 verhindert Pendelschwingungen der Arbeitspunktstabilisierung. Der Oszillator ist gut AM modulierbar. Ich habe 3,3% Klirrfaktor bei 80% AM und 400 Hz NF gemessen. Das hängt natürlich auch von der Güte der Rahmenantenne L2 ab. Ich habe den Oszillator mit einem PNP Transistor gebaut weil damit der Kollektor auf Masse liegt und zur Kühlung der Transistor einfach auf das Gehäuse geschraubt werden kann. Das läßt Raum für Experimente mit mehr Strom...

Der Modulationsverstärker ist etwas luxuriöser ausgefallen weil die Ausgangsspannung abgleichfrei bei 6,5V liegen soll: Q1-Q3 sind ein gleichstromgekoppelter diskreter Operationsverstärker mit Rail to Rail Fähigkeit mit 60 dB Verstärkung. C6 (22pF) koppelt die Ausgangspannung auf die Basis von Q2 gegen und sorgt so für Stabilität. Das ist notwendig, weil der Verstärker große Kondensatoren (C8 und C9) als Ausgangslast sieht. R8 mit 47 Ohm begrenzt den Basisstrom für Q3 bzw Kollektorstrom von Q2 und dient nur als Lebensversicherung. R1, R2 erzeugen den Arbeitspunkt von 7V an der Basis von Q1. R10 bildet die Gleichstromgegenkopplung und stellt den Ausgang 0,5V unter die Basisspannung von Q1 auf 6,5 V ein. C2-C4 bilden einen aktiven Tiefpaß mit ca. 7 kHz Grenzfrequenz und 4dB Überschwingen bei 4,5 kHz. Für NF wollte ich 20 dB Verstärkung einstellen, das machen R9 und C5. Ab 10dB Mindestverstärkung (R9= 2200 Ohm statt 470 Ohm) gibt es keine Probleme. Einen knackigen präsenten Klang erhält man bei Bedarf durch die Höhenanhebung mit C10, R11. Die kann man auch weglassen. Die simulierte Phasenreserve des Verstärkers ist 70 Grad bei 290 kHz, und das ohne C10. Der Verstärker sollte daher problemlos laufen.

Der Tiefpaß mit C8, L1, C9 hält die Oszillatorreste vom Modulationsverstärker fern. In meinem ersten Aufbau hatte ich noch keinen 100 uF Kondensator an der Betriebsspannung sondern nur 0,1uF und versorgte den Verstärker aus meinem Labornetzteil über 1m Zuleitung (ca 1uH). Dies führte zu Schwingungen bei 300 kHz. Die verschwanden sofort nach Anschließen eines 0,68uF Kondensators an 12V. Im Simulator zeigte sich, daß der Verstärker auf hochohmige Betriebsspannungszufuhr empfindlich reagiert. Deshalb sitzen jetzt ein 100uF Elko und ein 1uF Kondensator am 12V Eingang. Der Modulationsverstärker kann mit Kühlung über 1A liefern und ist locker auch mit 30V versorgbar. Dann muß aber R1 auf 82 kOhm vergrößert werden, damit die Ausgangsspannung wieder nur knapp über der halben Betriebsspannung liegt.

Antworten:

Dankle!
Werde ich im Winter vielleicht mal ausprobieren. Scheint ja zumindest sehr durchdacht zu sein und kein "Try & Error"-Gefrickel wie bei mir :-).

von Power-FM ne - am 28.07.2016 18:24
Ich habe etwas falsch formuliert: Es muß heissen: Man kann also mit dem Finger per Temperaturcheck testen, ob der Sender HF in die Rahmenantenne L2 schickt. Wieviel davon abgestrahlt wird hängt vom Durchmesser der Rahmenantenne, deren Verlustwiderstand etc. ab. Der Wirkungsgrad einer Rechteckloop mit 2m Seitenlänge ist theoretisch -43 dBd bei Q=50. Von den 250mW werden also 12,5 µW abgestrahlt und 249,9875 mW verheizt. Die 12,5µW reichen aber locker für 300 m Reichweite aus.

von Oszillatormann - am 29.07.2016 13:09
Ich habe mir gerade die Rechteckloop mit 2m Seitenlänge im Gebirge oder auf dem Berg vorgestellt-

nachdem ich mir die Kundenrezessionen über das Motorola PMR TLKR- T60 durchgelesen habe.

Aber es sind 2 völlig verschiedene Welten. Und ich muss sagen, daß das jahrelange Basteln und die Freude über den dann erzielten Erfolg alles wettmachen und eine innere Befriedigung darstellen.
Man behandelt einen Eigenbau pfleglich und verbessert ihn evtl. noch über die Jahre.

So ein PMR-Gerät kann sich im 2er -Pack jeder kaufen für wenig Geld und wenn es kaputt geht, schmeisst man es weg wie eine alte Aktentasche.

Ich bin darauf gestossen, weil beim Einkauf vor mir eine Frau 3 Packungen a8Stck AA micro aufs Band legte. -Jedes Ihrer Kinder führt so ein Walkie Talkie bei sich sagte sie. Es profitiert hier offensichtlich der Batteriehersteller.

Also Oszillatormann mach weiter so, Du hast meinen vollen Respekt.
Diese Schaltungsentwicklung würde ich sogar als Ingeneursarbeit durchgehen lassen
.

von sachsenbastler - am 30.07.2016 09:48
Wie lange hast Du dafür gebraucht @Oszillatormann? Das schient ja schon ein semiprofessioneller Homesender zu sein.

Vielleicht baue ich den im kommenden Winter auch nach. Bei mir stehen noch einige Projekte an. Ich habe ja auch einen Mittelwellensender auf meinem YT-Kanal. Der läuft auch ziemlich gut. Als nächstes möchte ich den Licherorgel-Bausatz von Conrad kaufen und zusammenbauen, danach den 2 Watt UKW-Sender von EFLOSE und dann mal sehen.

Ich habe erst letztes Wochenende einen LW-Sender gebaut. Ich konnte die Schaltung ab dem zweiten Transistor leider nicht anders aufbauen da mir bestimmte Bauteile fehlten. Eigentlich wollte mit Übertragern arbeiten aber daraus wurde nichts. Ich habe bei EFLOSE auf seinem Kanal eine Schaltung gesehen, die dafür geeignet gewesen wäre.

Ich war dann auch ziemlich angenervt nach einigen Versuchen, überhaupt etwas Reichweite zu bekommen.

Aber mit ein paar Tricks kam ich dann doch noch zu einem halbwegs brauchbaren Ergebnis. Ich glaube, der Sender lässt sich jetzt über einige Stockwerke empfangen, inklusive aller möglichen Oberwellen, die bis ins MW - Band hineinreichen :drink:

Langwellensender in Betrieb

Schaltplan vom Langwellensender

Schönes Wochenende
kettenraucher

von kettenraucher - am 30.07.2016 17:05
Aehm, nicht UKW sondern AM - KW - Sender von Eflose, so sollte es heissen.

von kettenraucher - am 30.07.2016 18:02
Dieser "Sender" vom Oszillatormann hat einen ganz entscheidenden Vorteil gegenüber vielen anderen "Sendern" dieser Größenordnung:
Die Antenne ist immer automatisch "angepasst", es muss nicht mit Pi-Filtern oder ähnlichem rumhantiert werden :spos:

von Power-FM ne - am 31.07.2016 08:03
@Power-FM: Danke für die Blumen..
Den Leistungsoszillator habe ich in ein paar Tagen simuliert und dann drei verschiedene Schaltungen ausprobiert. Zuerst hatte ich starke Rest-FM, ca 20 kHz Hub. Das war restlos unbrauchbar. Schuld daran hatte aber nicht der BD136 sondern zwei 47 uH Drosselspulen. Die waren durch die hohe HF Spannung in der Sättigung, wodurch sich deren Induktivität ändert und damit auch die Oszillatorfrequenz. Deswegen gibts jetzt nur noch eine Drossel L3 im Oszillator. Die hat auch 100µH bekommen und hält deshalb mehr HF Pegel aus. Der geringfügig höhere DC Widerstand war mir Wurscht weil nur noch 80 mA fließen.

Der Modulationsverstärker wurde auch erst ausgiebig simuliert. Das hat ein paar Tage gedauert. Ich wollte möglichst wenig Bauteile verbrauchen und trotzdem eine abgleichfreie Schaltung haben, die am Ausgang wie eine niederohmige Spannungsquelle wirkt. Zuerst habe ich mit zwei Transistoren simuliert. Die Stromverstärkung ist dann aber zu klein um einen vernünftigen hochohmigen Eingangswiderstand zu erzielen. Deshalb kam noch Q2 als Impedanzwandler dazu. Die Stabilisierung mit C6 gegen Schwingneigung war meine letzte Tat an dem Verstärker.

Insgesamt gibt es 14 Kondensatoren und 13 Widerstände im Sender. Das ist schon einiges, aber für die Funktionaltitäten (4 kHz Tiefpaß dritter Ordnung, 20 dB Verstärkung, Preemphase, abgleichfreier Modulator und abgleichfreier Leistungsoszillator) ist das wahrscheinlich ohne Spezial-IC nicht mehr leichter machbar.

Für Fernspeisung könnte ein Koaxkabel in Reihe mit L1 den Leistungsoszillator füttern. Als Rahmenantenne geht wunderbar die Abschirmung von 75 Ohm Koaxkabel oder RG58.
In 300 m Entfernung habe ich nach Oberwellen gesucht: Die vierte Oberwelle bei 4,4 MHz war noch im Rauschen schwach hörbar. Natürlich mit dem vierfachen Frequenzhub, also schon einige kHz breit.
@Sachsenbastler: Das ist tatsächlich Ingenieursarbeit!

von Oszillatormann - am 31.07.2016 12:07
Okay. Deinen Mittelwellensender werde ich genau so nachbauen. @Oszillatormann. Fängt bei Dir der Phasenprüfer an zu leuchten wenn Du den an die Antenne hältst? Oder nimm eine Leuctdiode und halte einen Pol davon an den Draht vom Antennenausgang, mit feuchten Fingern sollte es noch besser funktionieren. Leuchtet die LED schön hell? Bei meinem Sender brennt die LED sehr hell.

Kann mir mal einer sagen, warum der BD139 in meinem Langwellensender so extrem heiss wird? Der ist kurz vor dem durchbrennen. Er hält zwar brav durch, aber der Transistor wird kochend heiss. Ohne Kühlkörper brennt er innerhalb von einer Minute durch. Stimmt da etwas mit der Ansteuerung nicht?

von kettenraucher - am 31.07.2016 14:43
Das Netzteil kocht im übrigen auch! Ich schätze knapp 100°C. Im Leerlauf messe ich ca. 12,67 Volt am Ausgang des Trafos nach dem Gleichrichter. Wenn der Langwellensender dann am Netzteil hängt messe ich zwischen 7,8 und 8 Volt. Ampereaufnahme ist 0,26 A.

von kettenraucher - am 31.07.2016 15:18
Ich habe gerade einen Phasenprüfer an den Loopanschluß gehalten und nicht schlecht gestaunt: Bei 13V Betriebsspannung und 100% AM fängt der Phasenprüfer an zu leuchten. Bei 18V ist er schon gleißend hell im Vergleich zum Anschluß in die Steckdose. Bei 30V Betriebsspannung tut mir die Glimmlampe im Phasenprüfer schon richtig leid! Weil ich mit dem Oszilloskop nur 200Vss = 70Veff bei 100% AM gemessen habe hätte ich nicht mit so viel Helligkeit gerechnet.

Zu dem Langwellensender: Der BD139 liegt mit seinem Kollektor direkt an 12V und mit dem Emitter an Masse. Wie soll denn dann Leistung aus dem Transistor kommen wenn es keine Kollektordrossel oder Emitterdrossel gibt?

von Oszillatormann - am 31.07.2016 17:35
Eine LED leuchtet prima wenn ich sie an den Antennenanschluß halte. Diese Rahmenantenne sendet richtig. Da fließt fasst 1A HF-Strom durch. (70V/88 Ohm)

von Oszillatormann - am 31.07.2016 17:40
Hm, okay stimmt was Du da sagst. Aber ob die Kollektordrossel in dem Fall dann wirklich so viel daran ändern würde? Ich habe es ehrlich gesagt nicht ausprobiert.

Ich klemme den "heissen" HF-Pol ja sowieso an das Heizungsrohr, das scheint im Keller wohl korrekt mit der Potentialausgleichsschine verbunden zu sein, so wie es vorgeschrieben ist nach DIN, ich weiss jetzt die Vorschrift nicht auswendig. Die Masse vom Sender habe ich mit PE - Erde am Stromnetz verbunden.

Wenn ich mit meinem Multimeter vom Heizungsrohr gegen PE - Erde vom Stromnetz messe, dann zeigt mir das Multimeter zwischen 0,5 und max. 1 Ohm an. An der Wassrleitung messe ich ungefähr die gleichen Werte wie am Heizungsrohr. 0,5 Ohm.

Das wäre ja sowieso schon ein totaler Kurzschluss, wenn ich Masse und HF verbinde. Es sind zwar unterschiedliche Leitungen, aber vielleicht liegt es daran, weil die Leitungen ja doch auf eine Art getrennt sind und erst im Keller an der PE - Schiene zusammenlaufen oder womit hat das zu tun? Aber wie dem auch sei. Hauptsache das funktioniert. Wenn ich da jetzt noch eine Kollektordrossel einbaue, vielleicht bringt er dann tatsächlich mehr Dampf. Aber ich will ja nur ein paar Radios versorgen. Das klappt ganz gut damit.

Das mit deinem Sender ist echt stark. Wenn Dein Phaenprüfer fast schon glüht heisst das, dass Du auf jeden Fall richtig viel Power auf der Antenne hast. Damit kannst Du schon einen ganzen Strassenzug versorgen. Nachts geht das sicherlich besser als tagsüber. Mach doch mal einen Sapziergang mit Kopfhörer und Radio in der Tasche drin und schaue wie weit Dein Sender geht.

Wenn Du 3 Meter über dem Boden einen 20 Meter langen Draht spannst im Kreis dann dürfte der Sender sicherlich knapp 1km weit reichen.

von kettenraucher - am 31.07.2016 18:27
Ich bin 300 m weit spaziert und habe meinen Sender noch gut gehört. Man konnte vom Radioprogramm noch jedes Wort gut verstehen. Das Rauschen war also noch deutlich leiser als die NF. Die magnetische Antenne muß senkrecht an einer Wand aufgebaut werden. Eine horizontale Loop hat die falsche Polarisation. Um die zu empfangen muß der Ferritstab in einem Kofferradio senkrecht stehen. Das Kofferradio muß also hochkant auf einer Gehäuseseite stehen.

von Oszillatormann - am 31.07.2016 18:49
@Oszillatormann: R13. Ist das ein 2,2k Widerstand in Deiner Schaltung?

von kettenraucher - am 31.07.2016 19:06
R13 hat 2,2 Ohm. Ich habe doch weiter oben geschrieben, das ich hier zwei 1 Ohm Widerstände in Serie geschaltet habe weil bei mir 2,2 Ohm gerade alle sind.

von Oszillatormann - am 31.07.2016 19:09
Dass Du die Schaltung so konstruiert hast, indem Du den Kollektor auf Masse gelegt hast finde ich gut. Dadurch sparst Du Dir den Kühlkörper weil Du den direkt auf die Kupferplatine schrauben kannst. Da kann man ganz schön Wärme abführen, das glaubt man gar nicht. Das wird in der Regel auch bei den grossen Sendeanlagen in der Vorstufe so gelöst, dass man die Transistoren direkt auf die Platine montiert. Ich hätte den Sender bereits nachgebaut, aber mir fehlen ein paar Bauteile. Ich muss erst bei Reichelt oder wo anders welche bestellen. Diese BD136 Transistoren fehlen mir und diese Widerstände mit 1 Ohm. Das sind Werte, die habe ich nicht zuhause! Alles andere ist vorrätig.

von kettenraucher - am 04.08.2016 09:42
Du kannst auch wahrscheinlich auch BD138 oder BD140 nehmen, die halten noch mehr Spannung aus. Dann kann man statt 12V bis 40V aufdrehen und müsste dann 3 W statt 250 mW rausbekommen. Natürlich dann mit Kühlung. Ich habe für die 12V Versorgung Nichts gekühlt, ist nicht nötig. Die Transistoren können ohne Kühlung 1W verheizen, die haben Sie erst bei etwa 18V Betriebsspannung. Deshalb geht ein 19V Notebooknetzteil mit Verpolungsschutzdiode und 100uF Elko dahinter vielleicht auch gut zur Versorgung.

von Oszillatormann - am 04.08.2016 15:05
Hallo,

ich stehe dem Sender sofern kritisch gegenüber, das er bei 80% am bereits 2Khz "FM" macht.

Das mag zwar bei einfacheren Radios noch funktionieren, aber modernere Radios mit entsprechend schmalen Filtern dürften hier Probleme bereiten, mit der Tonwiedergabe.

Auch die Loop ist recht groß, müsste man recht viel Draht für nehmen,ich weis net, ob ich den Sender nachbau.

Die hohe Spannung ist soeine Sache, immerhin muss auch der Transistor diese aushalten. Leuchtende Phasenprüfer gibt´s aber schon bei den 0,1W Sendern die in USA üblich sind, an einer 2m langen Antenne, wenn diese gut angepasst ist (vectronics1290k)

Kettenraucher´s Langwellensender habe ich schon lange gesehen. Ich hab auch verwundert geschaut, was er da um den BD139 gebaut hat, emmiter auf Masse, Kollektor direkt auf + ... erst dachte ich es ist ein Fehler im Schaltplan, dann hab ich mir die Schaltung nochmal genauer angeschaut, also das nicht gerade hochauflösende Foto, doch das scheint wirklich so zu sein, das der einfach "so" verschalten ist.

Kein Wunder, bzw. ein Wunder das die Schaltung überhaupt funktioniert, normal gehört da besagte Kollektordrossel rein - wenigstens - 100µH würden sich da wohl fühlen, da die Spannung dann aber stark ansteigen dürfte, weis ich net, ob das dem Transistor schadet, oder ob die Schaltung dann noch so funktioniert, weil ja dann mehr Spannung da ist (ev. Modulation verzerrt)

von Elektronikbastler - am 05.08.2016 06:22
Ich habe den Sender mit einem Sony ICF SW7600 abgehört und bin zufrieden. Der Sony hat sehr schmale Filter und ist ein hervorragender Weltempfänger. In meinem Kofferradio ITT Touring Studio klingt er auch gut. Also keine Panik.

Die Glimmlampe in meinem Phasenprüfer geht bei 70,5 V an. An der Spule sind also mindestens 141 Vss wenn der Phasenprüfer leuchtet. Der Transistor bekommt diese Spannung natürlich nicht, deshalb überlebt er locker. Am Transistor liegen bei 6,5 V an L3 etwa 2 * 6,5 V = 13 Vss. Deshalb brennt er auch nicht durch. Weil im Schwingkreis L2-C11-C12-C13 ein großer Strom von fast 1A hin und her schwingt entsteht die hohe Spannung nur an L2 und C11.

Die Loop darfst Du gern kleiner machen, die Reichweite ist dann geringer und die Frequenz etwas höher. Praktisch wäre eine Loop aus weißem 75 Ohm Antennenkabel (nur die Abschirmung anschließen), an eine Holzzimmertür geklebt. Dann kannst Du durch Schwenken der Tür die Hauptstrahlrichtung ändern.

von Oszillatormann - am 05.08.2016 13:33
Nur als kleine Entspannungspause

Schaut Euch mal das Video über den Sender S10L von Volker Ohlow an.

Hier gehts auch um Langwelle- Vielleicht hilft das weiter ;)

Sehr interessant !

von sachsenbastler - am 05.08.2016 20:25
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