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Amateurfunk-Empfänger
Matti Reiffenrath, DC1DMRviele Grafiken von Eckart Moltrecht, DJ4UF (www.dj4uf.de)
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Themen für heuteThemen für heute
Prinzip eines Empfängers Wichtige Funktionsblöcke
Filter Verstärker Mischer Oszillator
Empfängertypen Geradeausempfänger Überlagerungsempfänger (Superhet) Zweifach-Überlagerungsempfänger (Doppelsuper)
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Prinzip eines EmpfängersPrinzip eines Empfängers
Antenne HF-Leitung Filterung Verstärkung Demodulation
f f f
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FilterFilter
Meist Bandpass Einfachster Fall: Einzel-Schwingkreis Kleinere Bandbreite:
mehrere Schwingkreise bessere
”Trennschärfe” Einfacher, je
geringer dieMittenfrequenz
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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
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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”
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MischerMischer
Nichtlineares Bauteil Erzeugt ”Mischfrequenzen” aus
Eingangssignalen Ausgangsfrequenzen:
fOszillator
+ fEingang
und fOszillator
– fEingang
Unerwünscht: Oberwellen / ”Harmonische”
fOszillator
fEingang
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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
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OszillatorOszillator
Erzeugt HF-Signal mit möglichst genauer Frequenz
Verschiedene Ausführungen:
CO (Crystal Oscillator)
teilw. temperaturstabilisiert
VFO (Variable Frequency Oscillator)
BFO (Beat Frequency Oscillator)
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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
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EmpfängertypenEmpfängertypen
Geradeausempfänger Nutzsignal hat am Demodulator gleiche Frequenz
wie an Antenne Problem: trennscharfe, durchstimmbare Filter
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EmpfängertypenEmpfängertypen
Überlagerungsempfänger / Superhet Nutzsignal hat am Demodulator eine andere
Frequenz als Antenne (Zwischenfrequenz ZF) Vorteil: ZF-Filter mit fester Frequenz, Trennschärfe Problem: Spiegelfrequenz-Unterdrückung
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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
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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
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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)
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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.
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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.
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DemodulatorenDemodulatoren
AM Detektor Hüllkurven-
demodulator
FM Flanken-Diskriminator
SSB Produktdetektor
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Praxisbeispiel: ”FiFi-SDR”Praxisbeispiel: ”FiFi-SDR”