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Junior-80 |
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Ein einfacher Wettkampfpeilempfänger mit Rahmenantenne für das 80m-Band Rainer Flößer - DL5NBZ Veröffentlichung:
(C) by Rainer Floesser - DL5NBZ - 1994
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Seit 1986 beschäftige ich mich mit Rahmenantennen an Peilempfängern. Aus dieser Zeit stammt auch mein erster 80m-Peilempfänger mit Rahmenantenne - "Nürnberg-80", den sicher der eine oder andere aktive Peilamateur kennt. Dieses Gerät ist auch heute noch technisch interessant, ist aber sowohl elektrisch als auch mechanisch nicht ganz einfach im Aufbau. Der Nachbau konnte nur erfahrenen Bastlern empfohlen werden. Um den Nachbau eines 80m-Peilempfänger mit Rahmenantenne für einen größeren Kreis attraktiv zu machen, mußten völlig andere elektrische und mechanische Konzepte als beim Nürnberg-80 verwendet werden. Das Ergebnis ist ein Direktüberlagerungsempfänger mit einfachster Schaltungstechnik und einer mechanisch einfach nachbaubaren Rahmenantenne.
Warum eigentlich Rahmenantennen?
Die Rahmenantenne ist die älteste Peilantenne überhaupt. In den Anfängen der Funktechnik wurden einfache Empfangsrahmen für Ausbreitungsversuche benutzt. Bis in die dreissiger Jahre wurden Rahmen auch als Rundfunkempfangsantennen benutzt. Mit dem Aufkommen guter Ferritmaterialien verloren die Rahmenantennen im Rundfunkempfang an Bedeutung.
Beim Einsatz als Peilantenne hat die Ferritantenne folgende Nachtleile gegenüber einer Rahmenantenne:
1. Die Qualität der Antenne ist sehr stark abhängig vom verwendeten Ferritmaterial.
2. Die Richtschärfe der Ferritantenne ist geringer als die der Rahmenantenne, da die Ferritantenne die Feldlinien bündelt.
3. Eine Erhöhung der Richtschärfe einer Ferritantenne durch die Parallelschaltung mehrerer Stäbe ist sehr kompliziert.
4. Eine gute Schirmung der Ferritantenne
gegen elektrische Feldanteile ist
aufwendig.
Das grösste Problem beim Aufbau einer Rahmenantenne ist die komplizierte Mechanik. Der klassische Peilrahmen besteht aus einem, zu einem Ring gebogenem Metalrohr, in das die Antennenwicklungen gefädelt werden müssen. Dabei sollte die Kreisform wegen der Symmetrie ziemlich genau eingehalten werden. Diese aufwendige Mechanik ist sicher der Hauptgrund warum Rahmenantennen in Westeuropa kaum noch eingesetzt werden. Für einen einfach nachbaubaren Peilempfänger eignen sich also diese ringförmigen Rahmenantennen nicht.
Die Rahmenantenne besteht aus der eigentlichen Antennenwicklung, die mit einem Trimmer und zwei Kapazitätsdioden auf dem 80m-Band in Resonanz gebracht werden und einer Hilfswicklung, die als Symmetriewandler arbeitet. Von diesem Symmetriewandler gelangt die Eingangsspannung der magnetischen Antenne auf einen konventionellen Transistorvertärker in Emitterschaltung. Diese Vorstufe ist durch Verschiebung des Arbeitspunktes regelbar. Als Mischer gelangt ein Harmonic-Mixer zum Einsatz. Dieser Mischer wird vor allem in der GHz-Technik eingesetzt, da er mit der halben Oszillatorfrequenz auskommt. Dieser Mischer wurde sehr ausführlich von Rudolf Burse, DK2RS in der CQ/DL 11/95 beschrieben. Der Hauptgrund diesen Mischer bei einem Peilempfänger einzusetzen ist aber die exzellente Entkopplung des Eingangssignals vom Oszillatorsignal. Selbst extrem starke Eingangssignale bewirken keine Pulling-Effekte, die die Oszillatorfrequenz zur Seite ziehen. Dem Mischer folgt ein einfaches Tiefpaßfilter und ein geregelter NF-Verstärker, wieder in Emitterschaltung. Der gesamte Regelumfang über beide Stufe beträgt ca. 90 dB. Die NF-Endstufe ist mit dem bewährten LM386-N1 aufgebaut und gibt für Kopfhörerbetrieb genügend NF-Leistung ab. Der Mischoszillator arbeitet in Collpitts-Schaltung, die Abtimmung erfolgt, wie im Eingangskreis, mit Kapazitätsdioden. Durch geeignete Auswahl der Kapazitätsdioden wird ein annähernder Gleichlauf zwischen Eingangskreis und Oszillatorkreis über einen Bereich von ca. 200 kHz erreicht. Die, zur Vor-/Rückbestimmung, erforderliche elektrische Antenne wird einfach auf den Eingang des Vorverstärkers geschaltet. Im Normalfall ist diese Antenne gegen Masse kurzgeschlossen, um Verkopplungen im Empfänger zu verhindern. Mit der Induktivität L7 wird die elektrische Antenne angepasst, mit dem Trimmer R18 wird die Überlagerungsspannung eingestellt. Versorgt wird der Empfänger aus einer 9V-Batterie oder Akku. Die eigentliche Betriebsspannung von 5V wird mit einem Low-Drop-Regler erzeugt. Über die 5-polige DIN-Buchse wird das Gerät mit einer Drahtbrücke im Kopfhörerstecker eingeschaltet. Außerdem kann über diese Buchse auch ein, im Gerät befindlicher, Akku ohne Öffnen des Gehäuses geladen werden.
Der Empfänger wird auf einer zweiseitigen kupferkaschierten Epoxy-Leiterplatte aufgebaut. Vor der Bestückung muß noch die Ecke für den Akku bzw. die Batterie ausgesägt werden. Die Bohrungen für die Lötnägel der Anschlüße, für die Trimmkondensatoren und die Massenanschlüsse der Filterbecher haben einen Durchmesser von 1,3 mm. Zur Befestigung der Leiterplatte im Gehäuse werden noch zwei Bohrungen mit 3 mm Durchmesser benötigt, alle weiteren Bohrungen für die Bauteile haben einen Durchmesser von 0,9 mm. Die Oberseite der Leiterplatte ist eine durchgehende Massefläche, die an allen nicht masseführenden Anschlüßen freigebohrt werden muß, sofern die Leiterplatte nicht beidseitig belichtet und geätzt werden kann.
Nachdem die Leiterplatte vorbereitet wurde werden die Spulen gemäß den Angaben im Bestückungsplan auf die Spulenkörper der Spulenbausätze gewickelt und die Kappenkerne mit Klebstoff gesichert. Danach werden die Spulenkörper auf der Leiterplatte verlötet. Die Abschirmbecher werden darüber gesteckt, verlötet werden die Masseanschlüße der Becher erst nach erfolgreichen Test des Empfängers.
Die Leiterplatte wird mit den übrigen Bauteilen gemäß dem Plan bestückt. Für die zwei Abstimmdioden BB112 kann auch eine Doppeldiode BB212, für die beiden BB105 eine BB205 verwendet werden. Für die Anschlußpunkte (TP) werden Lötnägel gesetzt. Alle Masseanschlüße werden auch auf der Leiterplattenoberseite verlötet.
Da es auf der Leiterplatte ziemlich eng zugeht, sollte beim Bestücken und Löten mit großer Sorgfalt vorgegangen werden. Nach dem Bestücken sollte die Leiterplatte nochmals auf versehentliche Lötbrücken oder Bestückungsfehler kontrolliert werden.
Ist die Leiterplatte soweit aufgebaut, kann man den Empfänger auch schon ohne die Rahmenantenne testen. Nach Verdrahtungsplan werden die Potis für Abschwächung und Frequenz, die Kopfhörerbuchse und der Batterieclip angeschlossen. Am Anschlußpunkt 6 (TP6) wird ein etwa 1,5m langer Draht als Antenne angeschlossen. Damit ist der Empfänger betriebsbereit. Nach dem Einstecken des Kopfhörer muß ein Rauschen zu hören sein. Mit C20 und FI3 wird der Frequenzbereich des Oszillators eingestellt. Besitzt man einen Empfänger für das 80m-Band kann man die 2. Oberwelle des Oszillators abhören und die Bandgrenzen setzen. Empfängt man Signale im 80m-Band wird der Zwischenkreis in FI2 auf lauteste Signale abgestimmt.
Das Gehäuse wird gemäß dem Bohrplan vorbereitet. Die bestückte und getestete Leiterplatte wird in das Gehäuse gelegt und die zwei Bohrungen zur Befestigungen der Leiterplatte angezeichnet und danach die Leiterplatte wieder entfernt.
Als nächstes wird der Peilrahmen vorbereitet. Ein Alu-U-Profil 8x10x1 wird entsprechend der Einzelteilzeichnung vorbereitet und anschließend vorsichtig zu einem Quadrat gebogen. Ein Kunststoff oder Hartpapierstück wird nach Zeichnung ausgesägt und gebohrt und danach mit dem Peilrahmen verschraubt. In das Verbindungsstück wird die Banannenbuchse eingeschraubt. In die Gehäusebohrung zur Durchführung der elektrischen Antenne wird eine Teflondurchführung eingepresst, in später das Messingrohr, die Verbindung zur Banannenbuchse, eingelötet wird. Der Peilrahmen wird mit dem Gehäuse mit zwei Schrauben verbunden. Nun wird die Leiterplatte ins Gehäuse eingesetzt und auf zwei Kunststoff-Distanzrollen mit 4mm Höhen mit zwei M3-Schrauben befestigt. Danach wird die DIN-Buchse eingesetzt und verschraubt. Die beiden Potiachsen werden entsprechend der verwendeten Knöpfe gekürzt und die Knöpfe montiert. Vorzugsweise sollten graue Knöpfe verwendet werden, um sie später mit Folienschreiber mit Skalen zu versehen. Nachdem der Taster für die Vor-/Rückbestimmung eingesetzt wurde kann die endgültige Verdrahtung bis auf die Rahmenantenne erfolgen. Die Details können den verschiedenen Zeichnungen entnommen werden.
Zusätzlich kann noch die beschriebene Visiereinrichtung und eine Kompasshalterung montiert werden.
In den bereits montierten Peilrahmen muß nun noch die eigentliche Antenne eingebaut werden. Auf einem Brett wird ein Quadrat mit 24,5 cm Kantenlänge angezeichnet. An den Ecken dieses Quadrats werden vier, etwa 5cm lange Nägel in das Brett geschlagen. Etwa 5 cm unter der Mitte einer Seite werden nochmals sechs Nägel eingeschlagen, sie dienen zur Befestigung der Drahtenden. Nun können die Wicklungen über die Nägel gewickelt werden. Der Wicklungssinn ist zu beachten, L4 und L5 sind bifilar gewickelt. Dieser Aufbau ist auf Bild 3 zur erkennen. Anhänger tradtioneller Techniken können die Wicklungen jetzt zu einem Kabelbaum zusammenbinden, ansonsten müssen die Wicklungen mit Isolierband oder kleinen Kabelbindern an mehreren Stellen gesichert werden. Nun werden die Antennenwicklungen vom Brett entfernt und in den Peilrahmen eingepasst. Die Anschlüße werden ins Gehäuse geführt und angeschlossen. Die Antennenwicklungen werden an allen vier Ecken zunächst mit Faden verknotet. Jetzt kann nochmals ein elektrischer Test und ein Vorabgleich der magnetischen Antenne erfolgen. Ist alles in Ordnung werden die Biegestellen des Rahmen und die Unterbrechung des Rahmens am Verbindungsstück seitlich mit Isolierband verklebt. Auch der Kabeldurchbruch ins Gehäuse wird von Innen abgeklebt. Nun wird mit Zweikomponentenkleber das Verbindungstück, die vier Ecken und der Kabeldurchgang vergossen. Danach können die Wicklungen noch in den Seiten des Rahmen mit Kleber dauerhaft fixiert werden.
Nachdem die Rahmenwindungen an den entsprechenden Anschlußpunkten verlötet wurde, wird mit dem Trimmer C1 auf lautestes Empfangssignal(d.h. auf Resonanz der Antenne) abgeglichen.
Der Trimmer R18 wird auf kleinsten Widerstand
zwischen Stabantenne und Taster eingestellt. Der Kern der Spule L7 wird ganz
eingedreht.
Die Einstellung des Vor/Rückverhältnisses kann nur mit einem Peilsender im Freien eingestellt werden. Dabei sollte der Abstand zum Sender mindestens 100m betragen. Sind beim Aufbau die Antennenmaße eingehalten worden sollte nach Zuschalten der elektrischen Antenne im Empfangsmaximum und Drehen des Empfängers um 180° bereits ein Lautstärkeunterschied hörbar sein. Mit Verstellen von R18 kann der Lautstärkeunterschied zwischen Vor und Zurück noch optimiert werden. Empfehlenswert ist die Markierung der Richtung des Maximums zum Sender mit einem Pfeil auf dem Gehäuse. Nach diesen Einstellungen ist der Empfänger betriebsbereit.
Der Junior 80 zeigt ein scharfes Peilminimum, daß 90° zur Rahmenebene zeigt. Um auf kürzeren Entfernungen eine genaue Richtung zu ermitteln sollte unbedingt eine Visiereinrichtung montiert werden, um subjektive Peilfehler zu minimieren. Auf Grund der hohen Peilgenauigkeit lohnt sich der Anbau eines Kompasses.
Der Junior-80 ermöglicht eine sehr exakte Peilung und eine eindeutige Vor/Rückbestimmung in allen Situationen. Allein die größeren Abmessungen des Geräts sind etwas gewöhnungsbedürftig.
| Bauteil | Wert | Bemerkung | Postion (x|y) |
| ANT2 | 60cm | Stab | |
| BAT1 | BATTERIE | ||
| Bu1 | Buchse | DIN 180 5-polig, Flansch | |
| C1 | 22p | Folientrimmer RM7,5 | (5.080|31.750) |
| C2 | 4n7 | ker, RM2,54 | (20.955|31.750) |
| C3 | 47n | ker, RM2,54 | (27.305|23.495) |
| C4 | 330p | ker, RM2,54 | (30.480|26.670) |
| C5 | 47n | ker, RM2,54 | (30.480|35.560) |
| C6 | 1n | ker, RM2,54 | (43.180|22.225) |
| C7 | 15n | ker, RM2,54 | (53.975|20.955) |
| C8 | 100n | ker, RM2,54 | (55.880|27.305) |
| C9 | 2u2 | Elko 16V, RM2,54 | (58.420|22.225) |
| C10 | 220n | ker, RM2,54 | (66.040|27.305) |
| C11 | 4n7 | ker, RM2,54 | (66.040|19.050) |
| C12 | 10u | Elko 16V, RM2,54 | (71.755|32.385) |
| C13 | 10u | Elko 16V, RM2,54 | (85.090|27.305) |
| C14 | 47n | ker, RM2,54 | (73.025|17.780) |
| C15 | 220u | Elko 16V, RM2,54 | (85.090|21.590) |
| C16 | 100n | ker, RM2,54 | (85.725|40.005) |
| C19 | 15p | ker, RM2,54 | (30.480|14.605) |
| C20 | 45p | Folientrimmer RM7,5 | (22.225|13.970) |
| C21 | 1n | ker, RM2,54 | (30.480|6.985) |
| C22 | 1n | ker, RM2,54 | (24.130|6.985) |
| C24 | 100n | ker, RM2,54 | (21.590|20.955) |
| C25 | 100n | ker, RM2,54 | (13.335|11.430) |
| C26 | 100n | ker, RM2,54 | (47.625|14.605) |
| C27 | 10u | Elko 16V, RM2,54 | (73.025|38.735) |
| C28 | 100n | ker, RM2,54 | (68.580|40.005) |
| C29 | 100n | ker, RM2,54 | (50.800|17.780) |
| C30 | 100n | ker, RM2,54 | (43.180|31.115) |
| C31 | 47u | Elko 16V, RM2,54 | (85.090|33.020) |
| C32 | 100n | ker, RM2,54 | (36.195|40.640) |
| D1 | BB405 | Varicap-Diode | (12.700|23.495) |
| D2 | BB405 | Varicap-Diode | (5.080|23.495) |
| D3 | BAT41 | Schottky-Diode | (45.720|27.305) |
| D4 | BAT41 | Schottky-Diode | (45.720|25.400) |
| D5 | BB112 | Varicap-Diode | (15.875|17.780) |
| D6 | BB112 | Varicap-Diode | (8.255|17.780) |
| FI2 | 7A1S Neosid | 33Wdg 0,1 CuL / 9Wdg 0,3 CuL | (36.830|26.670) |
| FI3 | 7A1S Neosid | 3Wdg 0,3CuL / 115Wdg 0,1 CuL | (36.830|15.240) |
| IC1 | LM386-N1 | DIL8 | (73.660|20.955) |
| IC2 | LP2950CZ | TO-92 | (81.280|37.465) |
| L1 | 3Wdg | im Rahmen | |
| L2 | 3Wdg | im Rahmen | |
| L4 | 1Wdg | im Rahmen | |
| L5 | 1Wdg | im Rahmen | |
| L6 | 10uH | RM7,62 | (52.070|29.845) |
| L7 | 7V1S | 115Wdg/0,1CuL | (11.430|10.160) |
| LS1 | Hörer | 8-16 Ohm | |
| R1 | 22k | RM7,62 | (26.670|35.560) |
| R2 | 470R | RM7,62 | (28.575|20.320) |
| R3 | 1k | RM7,62 | (38.100|33.020) |
| R4 | 22k | RM7,62 | (58.420|33.655) |
| R5 | 470R | RM7,62 | (62.865|21.590) |
| R6 | 1k | RM7,62 | (66.040|33.655) |
| R7 | 1k5 | RM7,62 | (70.485|24.765) |
| R8 | 100R | RM7,62 | (77.470|34.925) |
| R9 | 10R | RM7,62 | (81.915|17.780) |
| R10 | 10k | RM7,62 | (29.845|10.160) |
| R11 | 22k | RM7,62 | (40.005|8.890) |
| R12 | 680R | RM7,62 | (29.210|3.810) |
| R13 | 100R | RM7,62 | (43.815|15.875) |
| R18 | 10k | ||
| R19 | 10k/lin | Poti, 6mm-Achse | |
| R20 | 47k | RM7,62 | |
| R21 | 22k | RM7,62 | (61.595|40.005) |
| R22 | 10k/lin | Poti, 6mm-Achse | |
| R23 | 220k | RM7,62 | (12.065|14.605) |
| R24 | 220k | RM7,62 | (12.065|20.955) |
| S1 | Taster | 1xUm | |
| St1 | Stecker | DIN 180 5-polig | |
| T1 | BF254 | TO-92 | (26.670|27.940) |
| T2 | BC549C | TO-92 | (61.595|29.845) |
| T3 | BC549C | TO-92 | (38.735|5.715) |
