Miniatur-UKW-Prüfsender

Wie mit einfachsten Mitteln ein qualitativ guter, in weiten Bereichen einstellbarer Miniatur-Prüfsender aufgebaut werden kann, wird in diesem Artikel (der aus dem ELV journal 39 stammt) beschrieben.

Dieser Miniatur-UKW-Pruefsender stellt einen besonders einfachen Einstieg dar. Alle Teile sind einfach zu beschaffen und billig. Der Sender muss nicht unbedingt auf einer geaetzten Platine aufgebaut werden, sondern notfalls auch auf einer 2.54-mm-Lötpunktraster-Experimentierplatine. Die Beschreibung zum Sender ist sehr ausfuehrlich, so dass der Aufbau des Senders auch dann klappen sollte, wenn man bisher mit Löten oder dem Zusammenbau von UKW-Sendern keine Erfahrungen hat.

Wenn die Schaltung - wie unten beschrieben - mit einer Antenne ausgestattet wird können Entfernungen von 500 Metern und mehr überbrückt werden, wenn der Sender auf einem Dachboden positioniert wird.

Mini-UKW-Prüfsender fertig aufgebaut

Allgemeines

In der Rundfunktechnik werden Prüfsender zum Testen von Empfangsteilen eingesetzt. Können diese Prüfsender, wie der hier vorgestellte, frequenzmoduliert werden, so ist darüber hinaus auch die Überprüfung von FM-Demodulatoren möglich, wie sie in den UKW-Empfangsteilen enthalten sind.

Wesentliche Forderungen an einen Prüfsender für UKW-Empfangsteile sind u. a.:

Aus vorstehenden Forderungen ist für den interessierten Elektroniker leicht zu ersehen, daß es sich um einen vollwertigen UKW-Sender mit kleiner Ausgangsleistung handelt.

Manch einer mag nun vielleicht einwenden, daß diese kleine Schaltung auch als sogenannter "Minispion" eingesetzt werden könnte. Dies ist grundsätzlich zwar möglich (die Reichweite liegt je nach Senderstandort bei ca. 100 bis 500 Metern wenn eine Antenne verwendet wird), jedoch ist das Betreiben von sogenannten "Minispionen" in der BRD verboten. Wir weisen daher in diesem Zusammenhang ausdrücklich auf die Bestimmungen der Deutschen Bundespost hin, in denen ein entsprechendes Verbot enthalten ist.

Zur Schaltung

Die für diesen kleinen und einfach aufzubauenden UKW-Prüfsender erforderlichen Bauelemente werden sicherlich viele Hobby-Elektroniker bereits besitzen. Der Aufbau wird ausschließlich mit leicht zu beschaffenden handelsüblichen Bauteilen vorgenommen. Selbst auf den Einsatz eines Spulenkörpers sowie eines speziellen HF-Transistors konnte verzichtet werden.

Schaltbild des Mini-UKW-Prüfsenders

Der eigentliche Sender ist mit dem Transistor T3 des Typs BC 548 mit Zusatzbeschaltung aufgebaut.

Mit den Widerständen R6 bis R8 wird der Gleichspannungsarbeitspunkt des Sendetransistors T3 festgelegt. Der im Kollektorkreis von T3 fließende Strom liegt bei ca. 1,3 mA.

Die Kondensatoren C4 und C5 legen die Basis des Sendetransistors T3 hochfrequenzmäßig auf ein festes Potential, wodurch T3 in Basisschaltung arbeitet, obwohl es sich gleichspannungs- bzw. niederfrequenzmäßig um eine Emitterschaltung handelt. Dies resultiert aus der Tatsache, daß nur für sehr hohe Frequenzen (Sendefrequenz) die Kondensatoren C4 und C5 einen Kurzschluß darstellen und somit die Basis von T3 "festhalten".

Der eigentliche Schwingkreis zur Bestimmung der Sendefrequenz wird durch den Trimmer C6 sowie die Spule L1 dargestellt. Mit C6 ist die Sendefrequenz im Bereich von ca. 70 MHz bis 140 MHz einstellbar.

Die Spule L1 ist auf höchst einfache Weise aus einem Stückchen Silberschaltdraht leicht selbst herzustellen. Hierzu näheres unter dem Kapitel "Zum Nachbau".

Mit dem Kondensator C7 wird ein Teil der Hochfrequenz zurückgekoppelt, damit die Sendestufe einwandfrei schwingen kann.

Als Antenne wird, sofern überhaupt erforderlich, ein ca. 70 cm langes Stück isolierte Kupferleitung (flexibel oder massiv) verwendet und mit einem Ende an den Schaltpunkt "h" angelötet.

Zur Frequenzmodulation der Sendestufe wird das NF-Signal an der Basis des Sendetransistors T3 eingespeist. Damit sich eine ausreichende Empfindlichkeit auch zum Anschluß eines Mikrofons ergibt, ist ein Vorverstärker erforderlich.

Mit T1 und T2 wurde ein hochempfindlicher NF-Verstärker aufgebaut, der in Verbindung mit dem Elektret-Kondensatormikrofon auch bei sehr geringen Lautstärken eine gute Modulation der Sendestufe gewährleistet. Damit auch bei normaler Lautstärke keine Übersteuerung auftritt, kann mit dem Trimmer R5 der Modulationsgrad, d. h. die Lautstärke, in weiten Bereichen eingestellt werden.

Die Funktionsweise des NF-Vorverstärkers ist wie folgt:

Das vom Mikrofon kommende, sehr kleine NF-Signal gelangt über den Kondensator C1 auf die Basis des ersten Verstärkertransistors T1. Der Gleichspannungsarbeitspunkt wird mit den Widerständen R1 und R2 vorgegeben. R4 dient zur Festlegung des im Kollektorkreis von T1 fließenden Gleichstromes, der im vorliegenden Fall zwischen 0,4 und 0,5 mA liegt.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Wechselspannungsverstärkung wird für den Bereich der zu übertragenden NF-Frequenzen der Emitterwiderstand R4 mit dem Elko C2 überbrückt.

Am Kollektor von T1 steht das ca. 500fach verstärkte NF-Signal an, das anschließend auf die Basis des als Emitterfolger geschalteten Transistors T2 gelangt.

Am Emitter von T2 finden wir dieses Signal entkoppelt in gepufferter Form wieder. Mit dem Trimmer R5 kann eine Einstellung der Lautstärke, d. h. des Modulationsgrades, vorgenommen werden. Über C3 erfolgt die Einspeisung des NF-Signales auf die Basis des Sendetransistors T3.

Soll als NF-Quelle ein Gerät mit LINE-Ausgang verwendet werden (Mischpult, Walkman, o.ä.), kann die Bestückung des Vorverstärkers entfallen. Der Ausgang der Signalquelle wird dann direkt an das Trimmpoti R5 angeschlossen. Allerdings klingt die Modulation in diesem Fall etwas dumpf, da jeder UKW-Empfänger eine sogenannte Deemphasis enthält mit der das bei der Übertragung entstehende Rauschen (und damit auch die hohen Töne) abgeschwaecht wird. Um diesen Effekt auszugleichen müsste das zu modulierende Signal bevor es in den Eingang des Senders gelangt eine Preemphasis durchlaufen, die die Abschwächung der hohen Frequenzen ausgleicht. Auf jeden Fall muß zum Einspeisen des NF-Signals abgeschirmte Leitung verwendet werden.

Zum Nachbau

Es finden ausschließlich handelsübliche Standard-Bauelemente Verwendung, die zudem einfach in der Handhabung sind und ohne besondere zusätzliche Maßnahmen, wie sie z. B. bei CMOS-Bausteinen üblich sind, eingebaut werden können.

Nach dem Ätzen und dem Bohren der Bestückungslöcher wird die kleine Platine in gewohnter Weise zunächst mit den passiven Bauelementen (Widerstände und Kondensatoren) bestückt. Bei den drei Elkos C1, C2 und C3 Layout & Co. ist auf die richtige Polarität zu achten, ebenso beim Anschluß des Elektret-Kondensatormikrofones, dessen Anschlußbelegung im Schaltbild aufgezeichnet ist. Es folgen die aktiven Bauelemente, d. h. in unserem Fall die drei Transistoren T1, T2 und T3. Es können auch andere Transistoren (Vergleichstypen) eingesetzt werden, die allerdings für höhere Frequenzen geeignet sein müssen, da T3 immerhin im Bereich von 100 MHz arbeitet.

Die Spule L1 wird aus einem 10 cm langen Stück Silberschaltdraht auf einfache Weise selbst hergestellt. Da der Spuleninnendurchmesser 3 mm beträgt, werden die erforderlichen 7 Windungen direkt nebeneinanderliegend, auf einen 3 mm Bohrer aufgewickelt. Eine "normale" Kugelschreibermine würde sich für den Wickelvorgang ebenfalls eignen, da auch sie im allgemeinen einen Durchmesser von 3 mm aufweist. Am Spulenanfang und am Spulenende bleiben jeweils einige Millimeter Silberschaltdraht übrig, damit die Spule in die dafür vorgesehenen Bohrungen auf die Leiterplatte gesteckt und verlötet werden kann. Vorher ist jedoch die aus 7 Windungen bestehende Spule vom Bohrer bzw. von der Kugelschreibermine zu lösen, um sie anschließend vorsichtig auf die erforderliche Spulenlänge von 15 mm auseinander zu ziehen. Dies entspricht genau dem Lochabstand der Spulenanschlußpunkte "f" und "g" auf der Leiterplatte. Durch diese beiden Bohrungen werden die Enden der Spule L1 soweit hindurchgesteckt, daß die Spule direkt auf der Leiterplatte aufliegt. Nachdem die entsprechenden Punkte verlötet wurden, können evtl. überstehende Drahtstückchen abgeschnitten werden.

Ca. 3 mm vom Spulenanschlußpunkt "f" entfernt befindet sich der Spulenanschlußpunkt "h". Durch die entsprechende Bohrung in der Platine ist ein ca. 5 mm langes Stückchen Silberdraht einzustecken, das zum einen auf der Platinenunterseite und zum anderen an der zweiten Windung der Spule L1 festgelötet wird. An diesen Anschluß wird später eine evtl. verwendete Antenne angelötet, die aus einem ca. 70 cm langen isolierten Leitungsabschnitt besteht.

Das Elektret-Kondensatormikrofon kann ebenfalls über kurze Silberdrahtstückchen mit den Anschlußpunkten "c", "e" sowie "d" mit der Leiterplatte verbunden werden. Die Anschlußbelegung des Mikrofons ist im Schaltbild angegeben (Ansicht des Mikrofons von hinten; Lötseite). Sollte die Zuleitung etwas länger sein (einige wenige Meter sind möglich), empfiehlt sich der Einsatz von zweiadrigem abgeschirmten Mikrofonkabel, wobei die Abschirmung (Masse) mit dem Platinenanschlußpunkt "d" zu verbinden ist.

Der Batterieclip zum Anschluß der Schaltung an eine 9 V-Blockbatterie wird an die Platinenanschlußpunkte "a" (Pluspol) und "b" (Minuspol) angelötet.

Statt der Batterie kann natürlich auch ein Netzteil verwendet werden. Allerdings ist unbedingt darauf zu achten, daß eine stabilisierte Spannungsquelle verwendet wird. Sonst wird die Modulation des Senders durch ein starkes Brummen übertönt und/oder die Frequenz des Senders ändert sich bei Zuschalten eines weiteren Verbrauchers an das Netzteil.

Inbetriebnahme

Nachdem die Bestückung der Platine nochmals sorgfältig kontrolliert wurde, kann die Schaltung mit Strom versorgt werden.

Falls möglich, legt man zur ersten Inbetriebnahme in die Versorgungsspannungszuleitung ein Amperemeter, das bei korrektem Betrieb einen Strom von ca. 3 mA anzeigen sollte.

Der Trimmer R5 wird auf volle Verstärkung eingestellt, d. h. auf Linksanschlag gedreht (entgegen dem Uhrzeigersinn).

Zur Einstellung der Sendefrequenz wird ein UKW-Empfänger direkt neben das Mikrofon des Prüfsenders gestellt, wobei der Lautstärkeregler etwas weiter als üblich aufgedreht werden sollte. Auf der Skala des UKW-Empfängers wird anschließend diejenige Frequenz eingestellt, auf der später der Prüfsender arbeiten soll. Nun kann durch langsames Verdrehen des Trimmers C6 die Sendefrequenz des Prüfsenders verändert werden. In dem Moment, in dem der Prüfsender genau auf der Frequenz schwingt, auf die der danebenstehende UKW-Empfänger eingestellt wurde, ertönt aus diesem ein lautes Pfeifsignal. Dies resultiert aus der Tatsache, daß sich eine Rückkopplung vom UKW-Empfänger mit nachgeschaltetem Verstärker und Lautsprecher, über das Mikrofon des Prüfsenders, die Sendestufe und zurück über die HF auf den UKW-Empfänger ergibt. Ein lautes Pfeifen ist das Resultat. Bringt man den Empfänger in eine ausreichende Entfernung zum Sender, kann der Lautsprecher nicht mehr auf das Sendemikrofon zurückwirken und das Pfeifen verstummt.

Wenn statt des Mikrofons ein Walkman oder ein Mischpult an den Sender angeschlossen wurde sollte zum Bestimmen der Sendefrequenz erstmal kein NF-Signal auf den Sender gegeben werden, da es sonst leicht zu einer Übersteuerung kommen kann. Der Trimmer C6 wird dann solange gedreht bis im UKW-Empfänger Stille zu hoeren ist. Erst dann kann ein NF-Signal aufgeschaltet und mit R5 der Modulationsgrad eingestellt werden.

Mit dem Trimmer R5 kann in beiden Fällen der Modulationsgrad, d. h. die Lautstärke, in weiten Grenzen eingestellt werden.

Abschließend wollen wir nochmals auf die Einhaltung der postalischen Bestimmungen hinweisen und darauf, daß bei unsachgemäßem Einsatz dieses Miniatur-Prüfsenders Störungen des Rundfunkempfangs bzw. anderer Frequenzen möglich sind. Wir bitten unsere Leser, dies unbedingt zu berücksichtigen, denn auch Sie möchten sicherlich einen ungestörten Empfang mit Ihrer HiFi-Anlage genießen.

Stückliste

	  Halbleiter
	    T1, T2 und T3 .... BC 548
	  
	  Kondensatoren
	    C1, C2 und C3 .... 1 µF / 16 Volt
		C4 und C5 ........ 1 nF keramisch
		C6 ............... 4-40 pF Trimmkondensator, 7,5 mm
		C7 ............... 10 pF keramisch
	  Widerstände
	    R1 ............... 1 MOhm
		R2 ............... 270 kOhm
		R3 und R6 ........ 10 kOhm
		R4 und R7 ........ 2,7 kOhm
		R5 ............... 10 kOhm Miniaturtrimmer, stehend
		R8 ............... 1 kOhm
      
	  Sonstiges
	    ein 9 Volt-Batterieclip
		6 Lötstifte
		ein Elektret-Mikrofon
		10 cm Silberdraht
		70 cm Schaltdraht oder Litze