wie ich schon hier andeutete, wollte ich mir ein Heimsenderlein bauen.
Bedingungen:
- maximal 2 Transistoren; als sportliche Komponente
- Anschluß für MP3-Player, 100mV Us sollten mindestens 30 % Modulationsgrad bringen
- wenig Leistung, wenig Oberwellen (zumindest laut Oszilloskop)
- ca. 150 kHz
Hier ist es nun:
Die Frequenz ist fest eingestellt. Die Ausgangsspannung Spitze/Spitze ohne Modulation liegt bei 450 mV.
Als Spannungsversorgung dient ein 5-V-Steckerladegerät.
Der Aufbau und die Lage der Bauteile sind unkritisch.
Für Nachbauer und Tüftler ein paar Bemerkungen zur Schaltung und Dimensionierung:
Das Schaltnetzteil ist - entgegen meinen Befürchtungen - ganz gut geeignet. Es erzeugt zwar Schaltpulse auf der 5-V-Leitung, die werden aber gut unterdrückt und sind (bei mir) nicht zu hören. Wichtig ist, daß die Masseleitung des MP3-Players an der Schaltungsmasse angeschlossen ist und nicht an 5 V.
Der Colpitts-Oszillator hat schöne Eigenschaften: er schwingt immer bereitwillig an; die Ausgangsamplitude folgt linear der Betriebsspannung; und bei passender Dimensionierung behält die HF über einen großen Spannungsbereich ihre Sinusform. Das sind ganz wichtige Eigenschaften für dieses Heimsenderlein, die viele andere Schwingschaltungen nicht haben. Die Oszillator braucht allerdings eine Mindestspannung um zu schwingen, und so nehmen die Verzerrungen in dieser Schaltung ab m > 80% zu.
Um die Amplitude zu modulieren, verändern wir mit der NF-Spannung die "Betriebsspannung" des Oszillators und damit seine HF-Amplitude.
Bei dieser Schaltung entspricht die Amplitude der Hüllkurve immer der Amplitude am NF-Eingang. Um den Modulationsgrad zu verändern, müssen wir die "Oszillator-Betriebsspannung" (also ohne Modulation) am Mittelabgriff der Spule anpassen, und zwar auf ungefähr 250 mV. Hierfür sorgt der linke Transistor mit dem vorgeschalteten Spannungsteiler.
Der Kennwiderstand (Betrag des Blindwiderstands von Kondensator oder Spule bei Resonanzfrequenz) ist ca. 450 Ω. Ursprünglich wollte ich ihn noch niedriger haben, aber dann steigt der Oberwellenanteil an. Wäre der Kennwiderstand wesentlich höher, so würde eine angeschlossene Antenne evtl. die Oszillatorfrequenz zu stark verändern.
Man kann als Antenne einen Draht verwenden; die Reichweite beträgt allerdings nur ein paar Zentimeter. Ich habe über einen 2,2-kΩ-Widerstand und ein Koaxialkabel eine selbstgebaute Rahmenantenne (38 Windungen, 30 cm Durchmesser, ca. 800 µH) als Strahler angeschlossen. Damit findet sich immer eine Stelle um das Radio herum, an der der Empfang gut ist. Die Oszillatorfrequenz erhöht sich durch die Antenne um wenige kHz.
So sieht die Spannung an dieser Rahmenantenne bei einer NF-Eingangsspannung von Us = 100mV aus. Das zweite Bild zeigt den unbelasteten Ausgang ohne Modulation, bei 100mV und 1 µs pro Kästchen.
Man kann das Ausgangssignal auch direkt auf den Antenneneingang des Radios geben.
Die Oszillatorspule besteht aus einem 20mm langen Plastikröhrchen (ehemaliger Rotring-Filzstift), einem alten Spulenkern und 2 x 3,5m Kupferlackdraht mit 0,1 mm Durchmesser. Der Spulenkern wird von einem Stückchen Gummiband in Position gehalten, und den Draht fixiert ein Stückchen Tesafilm.
Ich spannte das Röhrchen in eine Akkubohrmaschine, rollte beide Leitungen parallel miteinander auf 12 mm Breite auf und lötete zwei passende (!) Drahtenden als Mittelabgriff zusammen. Das Gummiband im Röhrchen ersetzt nun kein Gewinde, man muß beim Verstellen etwas schieben oder ziehen, es klappt aber ganz gut. Anders gesagt, ich habe qualitätsmäßig für Luft nach oben gesorgt
.Hm, was noch ... ?
Beim Experimentieren mit der Oszillatorspule klang die AM-Sendung mal übermäßig dumpf. Es dauerte etwas, bis ich drauf kam: Der Schwingkreis hatte eine so hohe Güte (es sind immerhin nur 150 kHz), daß die HF-Schwingungen bei höherfrequenter NF nicht schnell genug abklangen. Ich bedämpfte den Schwingkreis mit 10 kΩ, und die HF konnte nun schnell genug der NF folgen, und alles war gut. Mein jetziger Spulendraht hat über alles 15 Ω; da ist keine Bedämpfung nötig, bei höheren Oszillatorfrequenzen wahrscheinlich auch nicht.
Der NF-Bereich ist ca. 60 Hz bis über 20 kHz. Dazu sind keine besonderen Maßnahmen nötig, es ist lediglich nichts begrenzt.
Wer's noch sparsamer haben will, kann auf die erste Transistorstufe verzichten und die 250mV mit einem Spannungsteiler erzeugen. Es geht, zwar mit kleinerem Modulationsgrad und eingeschränktem Frequenzbereich, aber es geht.
Die Schaltung läßt sich in einem weiten Bereich an andere Versorgungsspannungen anpassen; mit 1,5 V funktioniert sie ebenso wie mit 12 V. Der Vorwiderstand des 2.Transistors sollte so bemessen sein, daß der Basistrom ca. 1 µA beträgt; und die Spannung am Spulenmittelabgriff sollte mit dem Spannungsteiler am 1. Transistor auf 250 mV eingestellt sein.
Andere Frequenzen gehen natürlich auch. Bis 2 MHz habe ich es ausprobiert, mit 2 330-pF-Kondensatoren und einer entsprechend gewickelten Spule. Wenn der Kennwiderstand zwischen 400 und 500 Ω liegt, braucht sonst nichts weiter geändert zu werden.
Gruß, Frank
Edit:
Oszilloskopbild hinzugefügt
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