VLF-Konverter für extreme Ansprüche
Der VLF-Konverter erweitert den Frequenzbereich von Funkempfängern der gehobenen Leistungsklasse um den Frequenzbereich von 40 Hz bis 112 kHz. Geeignet sind alle Empfänger, die ohne angeschlossene Antenne im Mittelwellenbereich von 1 MHz bis 1.112 MHz keine Signale empfangen (bei SSB-Empfang keine Pfeifstellen aufweisen). Bestens geeignet ist zum Beispiel der JRC NRD 545 DSP. Zwischen 40 Hz und 100 kHz findet man einige interessante Sender mit den Modulationsarten RTTY (Nachrichtenübertragung) oder auch CW (Zeitzeichensender wie DCF 77 in Mainflingen-Offenbach).
Der Konverter ist eine Kombination aus aktiver Antenne mit hochinduktivem Passivteil und Frequenzumsetzer. Eingangsteil und Mischer sind symmetrisch ausgelegt, so dass nur Differenzsignale aus der Antennenleitung verstärkt werden. Die Anpassung der Antenne an das L-C-Tiefpassfilter 5. Ordnung erfolgt aktiv. Die Frequenzumsetzung erfolgt ebenfalls mit einem aktiven Mischer, kein Nachteil, weil das Außenrauschen im betrachteten Frequenzbereich sehr hoch ist. Die Mischfrequenz wird mit einem quarzstabilisierten L-C-Oszillator erzeugt. Die Abnahme der effektiven Höhe der Antenne mit zunehmender Empfangswellenlänge wird durch ein Tiefpaßfilter 1. Ordnung in Verbindung mit dem Ausgangsverstärker ausgeglichen, so dass sich im Empfangsbereich ein konstanter Frequenzgang einstellt. Die elektronische Verstärkung läßt sich in einem Bereich von +3 dB bis +33 dB einstellen und damit an den verwendeten Empfänger anpassen. Mitgeliefert werden zwei passive Antennenteile (20 cm x 20 cm x 2.6 cm), die ohne Nachteil innerhalb von (Nichtstahl-) Gebäuden positioniert werden können. Werden die Antennen im Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet, ergibt sich nahezu Rundempfangscharakteristik (Nord-Süd/+1.5 dB, Ost-West/+1.5 dB), werden sie nebeneinander oder voreinander aufgestellt ergibt sich ein Antennengewinn von +3 dB, wie ein Dipol. Mehrere Antennen können zu einem Array zusammengefaßt und problemlos an den Konverter angeschlossen werden.
Die Bodenwelle des Sender DCF 77 mit seinem getasteten Träger auf 77.5 kHz wird in 215 km Entfernung am Tage mit mindestens 9 S-Stufen (typ. S 9+10 dB) empfangen. Während der Dämmerung steigt diese wegen DUCT-Ausbreitung bis auf S 9 + 30 dB an. Diese Werte gelten für die eingestellte elektronische Mindestverstärkung des Konverters auf +3 dB und einer ausgerichteten Antenne bei Anschluß an den Empfänger NRD 545, eingestellt auf CW-Empfang bei einer ZF-Bandbreite von 2.4 kHz. Die Antenne wurde innerhalb der 1. Etage eines üblichen Hauses in Massivbauweise aufgestellt.
 | Technische Daten:
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| einen Blick auf den Schaltplan: |
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hochempfindliche Aktivantenne 10 kHz - 120 MHz
Diese Antenne ist für maximal erzielbare Empfindlichkeit bei Optimierung des S/N-Verhältnisses konstruiert. Die elektronische Schaltung läßt sich in Eingangsstufe und Endstufe einteilen. Als Eingangsstufe dient ein N-Kanal-Sperrschicht-FET mit FET-Konstantstromquelle und Bootstraping. Die Endstufe ist eine aufwendige Schaltung im Gegentakt-A-Betrieb mit 6 bipolaren Hochfrequenztransistoren und 50 Ohm Ausgangswiderstand. Die Schaltung hat eine 3 dB-Bandbreite von 3.5 kHz bis 310 MHz. Es werden keine integrierten Schaltkreise verwendet. Der passive Antennenteil ist eine Ground-Plane, also vertikal polarisiert, mit einem Strahler hoher Fußpunktkapazität (150 mm Durchmesser) und einer Resonanzwellenlänge von 2.5 m (120 MHz). Die Rauschanpassung ist gegeben für Frequenzen unterhalb etwa 25 MHz, bedingt durch das hohe Außenrauschen. Bei höheren Frequenzen liefern darum resonante passive Antennen ein günstigeres S/N, haben aber den Nachteil der mechanischen Größe, der kleinen Bandbreite und der abweichenden Richtcharakteristik. Bei 120 MHz arbeitet diese Antenne als vertikale Lambda/4 Ground-Plane.
Zur Zeit ist es weder theoretisch noch praktisch möglich eine empfindlichere Antenne für Radio-Frequenzen zu bauen. Die Elektronik wurde mit dem Computerprogramm PSpice optimiert um Intermodulationen und Kreuzmodulationen zu minimieren. Leider sind die verwendeten bipolaren Transistoren BFR 93 und BFT 93 nicht unempfindlich gegen Teilchendurchdringung.
Einzelanfertigung auf Bestellung als Vertikalantenne oder Raumwellenantenne
| Richtcharakteristik Vertikalantenne: | Raumwellenantennen: |
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 | Technische Daten:
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| einen Blick auf den Schaltplan: |
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| Übertragungsfunktion: |
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hochempfindliche MOS-Aktivantenne 10 kHz - 120 MHz
Diese Antenne ist für maximal erzielbare Empfindlichkeit bei Optimierung des S/N-Verhältnisses konstruiert. Die Elektronik ist reduziert auf einen Dual-Gate-MOS-Transistor vom Typ BF1109 von NXP. Möglich ist der Verzicht auf eine Endstufe aufgrund der Steilheit des MOS-Transistors, die sich durch Wahl des Arbeitspunktes so einstellen läßt, dass der Ausgangswiderstand der Schaltung in Verbindung mit dem Source-Widerstand auf 50 Ohm justiert wird. Rauschen und Intermodulationen werden im Vergleich zur Antenne oben, der AA120 noch weiter reduziert. Die Kapazität des MOSFET an Gate 1 ist minimal und verspricht einen optimalen Spannungsteiler mit der Kapazität der elektrisch kurzen Antenne. Die MOSFET-Dioden verhindern einen Betrieb bei großen Feldern, leider.
| Richtcharakteristiken Vertikalantenne: | ||
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| Übertragungsfunktion: |
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hochempfindliche Röhren-Aktivantenne
Diese Antenne ist für maximal erzielbare Empfindlichkeit bei Optimierung des S/N-Verhältnisses konstruiert. Weil eine Elektronenröhre (Kathoden-Basis-Schaltung, EC81) verwendet wurde ist ein Betrieb in einer Umgebung mit hohen Freiraumfeldstärken, also in direkter Umgebung von Sendeanlagen möglich. Darüber hinaus ist diese Aktivantenne EMP-fest. Rauschanpassung ist gegeben bis zu Frequenzen von etwa 30 MHz.
Technische Daten:
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| einen Blick auf den Schaltplan: |
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| Übertragungsfunktion: |
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| Intermodulationen: |
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Kreuzdipolantenne für 137.5 MHz
Diese Kreuzdipolantenne wurde gebaut um umlaufende Wettersatelliten zu empfangen. Durch Anpassung der Antennenhöhe über den Radials konnte die Richtcharakteristik optimiert werden. Durch Verringerung des Abstandes ergibt sich für mittlere Erhebungswinkel ein etwas größerer Gewinn. Die Einbußen bei 90 Grad sind erträglich. Der Gewinn des passiven Antennenteils beträgt 7.6 dBi. Die beiden gekreuzten Dipole sind über eine Umwegleitung so zusammengeschaltet, dass sich eine Phasendrehung von 90 Grad in den Leitungen ergibt. Das ermöglicht durch Umschaltung der Polarität der Dipole den Empfang von zirkular links- und rechtsdrehender Felder. Ein rauscharmer Verstärker ist nachgeschaltet.
| | Technische Daten:
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| einen Blick auf den Schaltplan: |
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aktive vertikale Breitband-Antenne 100 MHz - 2 GHz
Breitband-Hochleistungsantenne mit sehr kleinem Eigenrauschen. Über ein Hochpassfilter mit 32 dB/Oktave für 99 MHz
wird ein MMIC vom Typ BGA 2012 angesteuert. Das Hochpassfilter soll starke Kurzwellensignale vom Eingang des Verstärkers fernhalten, damit
es nicht zu Kreuzmodulationen mit dem ebenfalls starken Handy-Netz im Nutzfrequenzbereich kommt. Die Verstärkung wurde nochmals
zu Gunsten der Qualität reduziert. Auf das UKW-Rundfunk-Band wurde keinen besonderen Wert gelegt, trotzdem ist sehr guter Empfang möglich.
Die Antenne hat keine Radials, also ist das Richtdiagramm weniger
definiert als bei Ground-Planes. Je nach Aufbauhöhe ergeben sich in der Richtcharakteristik dann ausgeprägte Keulen.
Der passive Antennenteil ist über eine Micro-Strip-Leitung an die Elektronik angepaßt. Einige Berechnungen dazu findet man [hier].
Danke an Philips / Hong Kong für die genialen rauscharmen MMICs.
| Richtcharakteristiken in 10 m Höhe | ||
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| einen Blick auf den Schaltplan: |
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| Filterübertragungsfunktion: |
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| Layout 20 mm x 53 mm mit Anpassungsleitung im Eingang: |
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500 W RMS Antennenanpassgerät in PI-Schaltung
Mit 2 Vakuumkondensatoren bis 42 A und einer luftgekühlten Rollspule bis 32 A bei Frequenzen von 1.5 MHz bis 60 MHz auf Antennen von 5 Ohm bis 500 Ohm. Es wird auch die Möglichkeit geben RX-Antennen mit Impedanzen von 5 Ohm bis 2000 Ohm unabhängig von der Sendeantenne anzupassen.
Mit diesem Anpassgerät soll, wenn es fertiggestellt ist, mit einer 46 m endgespeisten Antenne Anpassung auf allen Amateur-Bändern von 160 m bis 6 m möglich sein.
 | Technische Daten:
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| Gehäuse:Fa. PWA Apparatebau, Dorsten-Wulfen, Herr Dipl.-Ing. Kmiecik |
| einen Blick auf den Schaltplan: |
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