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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Ei-Loop-UKW-Detektor
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06.04.15 22:27
regency 

WGF-Premiumnutzer

06.04.15 22:27
regency 

WGF-Premiumnutzer

Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo zusammen,
die Mittelwelle stirbt, Detektoren für den Ortssender, das ist wohl Geschichte. Aber bei UKW, da geht noch was.
Ich möchte euch meinen Oster-UKW Detektor vorstellen. Ziemlich großes Osterei, die Loop ist 7cm breit, 9 cm hoch. Hier ist er.



Es handelt sich um die einfachste Detektorschaltung für UKW mit Flankengleichrichtung. Loop parallel zum Drehko. Diode direkt auf 470 pF gegen Masse, keine Anzapfung, keine zusätzliche Antenne, nur der Magnetanteil der Sende-HF wird genutzt. Der NF Verstärker muss empfindlich sein (einige Millivolt) und braucht rund 50 kOhm Eingangsimpedanz, je höher desto besser. Mit einem Alu-Lambda-Viertel Stab (75 cm), den man in die Nähe des kalten Endes bringt, oder einem Kupfer-Messkabel gleicher Länge, dass nahe ans kalte Ende geklemmt wird, kann man sehr einfach etwas mehr Lautstärke herausholen. Immer auf Kosten der Selektion.

Der Empfang in Berlin beim Durchstimmen hier als Mitschnitt im mp3 Format angehängt.

Es macht wenig Sinn, die Magnet Loop größer oder dicker zu machen. Dann steigt zwar die HF-Spannung, aber die Eigenkapazität macht die Selektion (Flankenbreite) zunichte. Theoretisch bräuchte man eine Bandbreite von 150 kHz, bei 100 MHz also eine Güte von 666, Resonanzwiderstand mehr als 200 kOhm. Inkl. Dämpfung durch den Diodenkreis ist das so nicht zu machen.

Die kleine Loop ist daher ein Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Selektion. Ob die Eiform anstelle Kreisform die Flankensteilheit verschlechtert oder vieleicht sogar verbessert, weiß der Osterhase. O.k., müsste noch simuliert oder gemessen werden....

Wer ausprobieren möchte, ob sein UKW Ortssender so einfach empfangbar ist, braucht nicht viel: Kupfer-Klingeldraht um eine Bierflasche wickeln, aufbiegen und mit einem Trimmer (es geht auch ein keramischer 2 bis 12 pF o.ä.) verlöten. Als Diode z.B. eine Schottky BAT 15 verwenden. Die Germaniumdioden (AA 112 oder 113) haben allein durch die Germanium Eigenleitung einen Widerstand von ca. 38 kOhm, das dämpft den Kreis zu stark.

Mit einem Oszi oder hochohmigen Voltmeter nach der Diode die Schwankungen der Gleichspannung beim Durchstimmen beobachten. Wenn sich Flanken von mehr als 50 mV Differenz ergeben, sollte es klappen. Hat der Oszi z.B. 1 Mohm / 40 pF, so sieht man auf der Flanke bereits das NF Signal des Senders.

Grüße von Jan

Zuletzt bearbeitet am 09.04.15 22:26

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UKW-Ei-Loop-Detektor1.jpg UKW-Ei-Loop-Detektor1.jpg (207x)

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UKW-Ei-Loop-Detektor2.jpg UKW-Ei-Loop-Detektor2.jpg (215x)

Mime-Type: image/jpeg, 31 kB

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07.04.15 09:40
Wolle 

Moderator

07.04.15 09:40
Wolle 

Moderator

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo Jan.

Korrigiere bitte die Angabe der Bandbreite (150 kOhm), 150 kHz.
Mit lieben Grüßen.
Wolle

07.04.15 11:24
wumpus 

Administrator

07.04.15 11:24
wumpus 

Administrator

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo Jan,

zur Erhöhung der Reichweite könntest Du induktiv einen Halbwellen-Dipol oder gar eine Jagi (in richtiger Polarisation) ankoppeln.



Gruß von Haus zu Haus
Rainer (Forumbetreiber)

09.04.15 22:24
regency 

WGF-Premiumnutzer

09.04.15 22:24
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo Rainer, und alle Bastelfreunde,
die folgende Tabelle zeigt die simulierten Werte einer kreisförmigen Loop mit Umfang klein gegen Lambda Viertel. Das Programm dient der Dimensionierung von Loop und Ankopplung für den Funkbetrieb. Angegeben ist auch der Antennengewinn im Verhältnis zu einem einfachen Dipol. Bei der erforderlichen Bandbreite von ca. 170 kHz sieht man, dass man mit der kleinen Magnetloop nur rund 5 Prozent erreicht. theoretisch wächst der Gewinn noch mit der Drahtdicke (Skineffekt). Mit Ankopplung eines Lambda Viertel Stabes am kalten Ende gefühlt doppelte Lautstärke ohne die Bandbreite merklich zu erhöhen.



Für deinen Vorschlag mit einer Yagi habe ich folgende Vorüberlegung: Geht man von 50 kOhm Resonanzwiderstand inkl. Detektorkreis aus, sollte die Antenne wegen der Bandbreite nicht weniger als 200 kOhm parallel bewirken, d.h. man bräuchte einen Balun aufwärts z.B. 1:9 und das Übersetzungsverhältnis für die Einspeisung ergibt sich mit den 300 Ohm der Antenne aus Wurzel (200 kOhm/2,7 kOhm)= 8,6. D.h. bei einem Neuntel vom kalten Ende der Loop. Ist das bis hier richtig? Jetzt ist die Frage, wieviel Antennengewinn der Yagi kommt nutzbar an? Wirkungsgrad Balun und notwendige Fehlanpassung multipliziert sich ja auch.







Zum Verständnis eines Detektors finde ich das Ersatzschaltbild der Diode hilfreich.

Grüße von Jan

Zuletzt bearbeitet am 10.04.15 08:46

Datei-Anhänge
UKW--Loop.gif UKW--Loop.gif (149x)

Mime-Type: image/gif, 9 kB

E-H-Loop_UKW.jpg E-H-Loop_UKW.jpg (117x)

Mime-Type: image/jpeg, 14 kB

Balun1-9.jpg Balun1-9.jpg (117x)

Mime-Type: image/jpeg, 14 kB

Balun1-9.jpg Balun1-9.jpg (113x)

Mime-Type: image/jpeg, 13 kB

10.04.15 09:23
wumpus 

Administrator

10.04.15 09:23
wumpus 

Administrator

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo Jan,

wichtig ist das Raum-Volumen, daß eine Antenne erreicht. Ein offener oder geschlossener Lambda/2 Dipol mit ca. 1,5 Meter Länge liefert einfach gegenüber der Schwingkreis-Loop mehr Dampf, Fehlanpassung hin oder her.

Ich hatte vor Jahren auch einen UKW-Detektor mit Einwindungs-Schwingkreisspule gebaut und an diese Loop induktiv einen 240 Ohm-Dipol über 240 Ohm-Flachkabel (symmetrisch, also ohne Wandlung nach unsymmetrisch) sehr lose (2 Windungen) an den Loop-Schwingkreis gekoppelt. Brachte deutliche Steigerung des Pegels.



Gruß von Haus zu Haus
Rainer (Forumbetreiber)

11.04.15 23:53
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

11.04.15 23:53
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo Jan,

sehr schöner Osterversuch...ja das gefällt mir. Das einfachste UKW- Radio der Welt. Dein MP3 ist schon
beeindruckend. Ich habe den Loop auch probiert..aber auf 16km Entfernung und dann als reiner Detektor
war nichts zu hören....auch mit meinen ersten Verstärkerversuchen .....nichts. Ich bekomme hier...mit spitzen
Ohren und einem kleinen 10cm Topfkreis gerade mal die 88.8MHz. Dies ist allerdings dann echter Detektorempfang
mit SP- Hörer und völlig unverstärkt. Hier der Taschendetektorukwempfänger mit offenem Dipol.

http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/...r-58_130_1.html

oder das Monstrum...

http://www.welt-der-alten-radios.de/file...-_resonator.pdf

Kennst Du ja schon...aber vielleicht gibt es ja ein paar neue Forumfreunde die ich anpieken kann!

Mit dem Taschenresonator kann ich im Tegeler Forst, etwa 13km zu dem Masten, alle starken Stationen empfangen.
Ich habe die Kopplung des Demodulationskreises und der Einkopplungswindung aufgrund der weiten Entfernung
recht eng ausgewählt...das rächt sich dann im Nahbereich..zB in Spandau oder auf dem Humboldthain. (Trennschärfe)

Folgende Fragen hätte ich;

Wie weit bist Du vom Alex bzw. Scholtzplatz entfernt?

Warum gibst Du den Resonanzwiderstand so hoch an ...nutzt aber gleichzeitig
die BAT15,..welche extrem niederohmig ist und sich z.B. für KW und MW nicht eignet?
Der Resonanzwiderstand auf UKW müsste doch eher um 2-3 kOhm liegen.

Zitat aus dem www.

"Nach uralten Faustformeln ist im UKW- und KW-Bereich der Resonanzwiderstand eines normalen Spulenkreises etwa in Kiloohm so groß wie die Wellenlänge in Metern, im FM-Rundfunkband also 3 kOhm. "

Kann man nicht am Loop eine Art Auskopplungswindung anbringen? Damit könnte die Schwingkreis-
belastung weiter sinken. Interessant an Deiner Tabelle ist die Gütesteigerung mit abnehmendem
Durchmesser des Loops. Ich hätte das nicht gedacht und eher umgekehrt getippt. Bei abnehmenden d
würde die Güte fallen. Woran liegt das? Ich hätte gedacht das die Eigenkapazität mit größerem Loop eher sinkt
und damit die Güte steigt. Also von einer Wirkungsweise einer Spule ausgehend. Antennentechnisch wird
natürlich mit zunehmender Drahtlänge die Kapazität höher.... alles nicht einfach.

Was mir an Deinem Versuch besonders gefällt...ist das der Loop ja gerade die Antenne unnötig macht...
also Zwei in Einem ! Schwingkreisspule und Antenne! Klar mit Yagi und oder offenen / geschlossenen Dipol
bekommst Du mehr Feldstärke...aber das ist ja bei Deiner Konstruktion gerade der Reiz...ohne auszukommen.

Ich stelle mir da einen Loop aus 6mm Modelbaukupfer vor. Vielleicht sogar versilbert. Da könntest Du einen echt
ansehnlichen und qualitativ hochwertigen Einkreiser basteln. Den kleinen Verstärker batteriebetrieben im hochisolierten
Fuß des Loops. Vielleicht aus Makrolon und damit durchsichtig.

Gruß

Joerg

Zuletzt bearbeitet am 13.04.15 12:59

13.04.15 21:21
regency 

WGF-Premiumnutzer

13.04.15 21:21
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Hallo Jörg, und alle,
der kleine Einkreis-Magnetloop-Detektor hat leider nur geringe Reichweite. In 13 km, hinterm Berg und ein paar Mauern ist da nichts mehr zu erwarten. Zeigt ein Messgerät (Oszi oder hochohmiger Voltmeter) nach der Diode am Kondensator nichts an beim Durchstimmen, dann ist es mit der Mini Loop zwecklos. Durch leichte Veränderung der Position tun sich aber manchmal Wunder auf. In einem anderen Zimmer messe ich z.B. doppelte Spannung. Habe allerdings nur etwa 3 km Luftlinie zum Alexanderplatz.

Den Resonanzwiderstand Rp, denn ein Parallel-Schwingkreis allgemein inkl. Dämpfung durch Einspeisung und Auskopplung haben sollte, kann man durch die Bandbreite BB, L und C bei der Senderfrequenz bestimmen.

Rp ist gleich Güte mal Blindwiderstand von C (oder L) bei Resonanz fo.

Rp = fo/BB mal Wurzel (L/C) oder einfacher
Rp = 1/2/pi/BB/C

Die Loop mit 0,2 µH hat bei 170 kHz Bandbreite und 100 MHz z.B. ein Rp = 74 kHz

Hier noch etwas zur Demodulation der - hier an der Flanke auftretenden - AM: Der spannungsabhängige Durchlasswiderstand der Diode bildet mit dem Arbeitswiderstand einen ohmschen Spannungsteiler. Deshalb sollte der Arbeitswiderstand inkl. Belastung Eingangswiderstand Verstärker etc. möglichst hoch sein. Der Ladekondensator muss so klein sein, dass er sich möglichst schnell auf die Scheitelspannung der HF auflädt (abzgl. Durchlassspannung der Diode) und so groß, dass er in den fortgesetzten Sperrphasen der Diode sich über den Arbeitswiderstand gerade soweit entlädt, dass er der Scheitelspannung im Rhythmus der niederfrequenten AM nachfahren kann. Arbeitswiderstand und Ladekondensator müssen daher eine geeignete Zeitkonstante RC im Millisekundenbereich haben.

Zur externen Antennenkopplung und Verbesserung der Empfindlichkeit brauche ich noch ein bisschen....Fortsetzung folgt also.

Grüße, Jan

P.S. Die Schottky Diode sollte auch für MW und KW gut geeignet sein. Niederohmigkeit ist beim Hüllkurvendetektor doch kein Nachteil? Zudem ist die Schwellenspannung deutlich geringer als bei Germanium.

17.04.15 15:03
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

17.04.15 15:03
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Teil 1:

Hallo Jan, hallo zusammen,

das habe ich mir gedacht, 3km,...oh ja, beste Voraussetzungen für solche
Experimente.

Ich habe nochmal zum Resonanzwiderstand und meiner Aussage zum stark sinkenden
Rres bei hoher Empfangsfrequenz recherchiert. Zwei Vergleichsrechnungen, die aber
immer nur Annäherungen sein können, sollen die Frequenzabhängigkeit zeigen.
Am Einfachsten geht das über die Güte des Schwingkreises .. und hier liegt
auf der anderen Seite ja die Schwierigkeit eines unbekannten Konstrukts.

In Resonanz ist ja der jeweilige Blindanteil XL - XC = 0. Damit wird der Resonanzwiderstand gleich dem ohmschen Anteil des komplexen Widerstandes Z. Damit wäre aber die Frequenzabhängigkeit nicht zu erkennen, denn es wäre es ja egal ob nun 1MHz oder 100MHz anliegen. Bei einem idealen Schwingkreis ohne Verluste wäre es aber so.
Also im Reihenkreis ist der Betrag Z = Rres und Parallel strebt Rres gegen unendlich. (Admittanz)
Die Güte des Kreises wäre dann sehr hoch und völlig unrealistisch, da ja praktisch keine Dämpfung besteht. Damit wäre die Bandbreite unrealistisch klein. Von daher ist es besser über die Güte Q den Rres zu ermitteln. So hast Du das ja auch mit Deiner Vorgabe
Bandbreite B = f2 minus f1 gemacht ...... und dann ist Q = fo / B.

Auch hier muss wieder unterschieden werden. Die Leerlaufgüte Qo des unbelasteten
Kreises ist in etwa 3-4 mal höher als belastet = Q.
Die Verluste des Kondensators kann man meistens gegenüber dem Spulenverlust
vernachlässigen...deswegen ergibt sich hier die praktikable Form:

Resonanzwiderstand unbelastet Rres = 2 x Pi x f x L x Qo . Realistische Qo- Größen / Güte
liegen bei einem normalen Schwingkreisaufbau für MW und UKW z.B. 100-200. Die
vielfach in der Praxis verwendeten Induktivitäten liegen um 250uH und 0.2uH.

Dabei ergibt sich dann für MW bei 1MHz und Qo = 100.

Rres = 2 x 3.14 x 1MHz x 220uH x 100 Rres = 138,16kOhm

Einheitenumrechnung MHz und.uH kann entfallen, da einmal 10 hoch 6 und
10 hoch -6

Dabei ergibt sich dann für UKW bei 100MHz.

Rres = 2 x 3.14 x 100MHz x 0.2uH x 100 Rres = 12,6kOhm

Unter Belastung (nach B. Bosch) reduziert sich dann Q = Qo/4 also bei einem
UKW-Kreis mit Qo = 100 auf Rres = 3,15k. Diese von mir zitierten 3k für UKW
sind aus einem Funkamateurforum. Auch R.W, der mich beim Resonatorprojekt
unterstützt hat und dessen Grundidee ja mein Gerät ist, erwähnte auf meine
Nachfrage diesen Wert. Er ist eigentlich einer einfachen, aber realistischen Güte
geschuldet.
Will man eine reale Bandbreite von 150kHz auf UKW bei fres= 100MHz
Dann ist unbelastet Qo = fo / B also = 100MHz / 0.15MHz Qo = 666
Diesen Wert kann man mit einem einfachen Schwingkreis oder Loop
nicht erreichen...aber es zeigt, das mit steigender Güte der Rres immer
hochohmiger wird. 2 x 3.14 x 100MHz x 0.2uH x 666 Rres = 83,65kOhm
Belastet ca. 20kOhm. Auf MW, z.B. mit 9kHz Kanalbreite bei 1.6MHz
dementsprechend auf Qo = 177 und Rres ca. 400kOhm. Teilst Du dann den
Spaß wieder durch 4 (belastet) sieht man schon das die Bandbreite wieder dahin
ist. Deswegen ist das Trennen der Signale auf der oberen MW bis in die Tiefen
der Kurzwelle so problematisch. Man sollte deswegen die berechnete Güte bei
einer speziellen Bandbreite mit dem Faktor 3-4 multiplizieren...dann schaft man
es auch die Kanäle auf hohen Frequenzen zu selektieren. Ob man solch einen Schwingkreis
bauen kann....ist wieder eine andere Frage.

Bei den Dioden gilt es dann so anzupassen, dass Quell- und Lastwiderstand
möglichst gleich gehalten werden. Beim Detektor willst Du ja viel
NF Leistung gewinnen und gleichzeitig die Bandbreite durch die Belastung
möglichst schmal halten. Gehst Du mit der Last hochohmiger ran, belastet Du weniger
aber gewinnst auch weniger NF. Dein Verstärkter macht das natürlich wett, da
Du ja in der nahen Entfernung genug Feldstärke hast. Würdest Du den
Loop am Empfangsgrenzbereich betreiben (Hörschwelle), müsstest Du eine bessere Anpassung am Verstärker
vornehmen und könntest nur so die Ausbeute steigern.
Man kann aber mit einer Diode, die einen geringen Nullpunktwiderstand (Rdo) hat,
eine Anpassung an einen hochohmigen Kreis vornehmen. Ich habe das mal an meiner kleinen MW- Rahmenantenne gemacht und eine niederohmige HSMS-2850 an untere Anzapfungen gelegt und konnte somit das Ausgangssignal steigern. Das heiße
Ende zeigte viel schlechtere Ergebnisse. (Widerstandsanpassung/Transformation)
Allerdings ist es ja besser die Diode am heißen Ende der Spule zu betreiben und
max. U x I zu demodulieren. Dann muss die Diode hochohmiger sein. Eine Messung
mit dem Multimeter (Diodenmessung bei 1mA) zeigt auf jeden Fall die Tendenz an.
Für hohe Frequenzen muss diese kapazitätsarm sein. Das kann nur das Datenblatt
oder ein sehr gutes Messgerät hergeben.

Hier musste ich meinen Gehirnschmalz teilen, da nicht genug Platz für weiteren Text)

Ende Teil 1 siehe nächsten Beitrag.

Zuletzt bearbeitet am 17.04.15 16:14

17.04.15 15:05
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

17.04.15 15:05
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Teil 2 Bitte Teil 1 vorher lesen.

Deine angedachte Antennenanpassung an einen Loop ist etwas schwierig, da Du
auf keinen Fall über eine Einkopplungsschleife ran gehen solltest. Das ist doch gerade
das Tolle an Deinem Aufbau, der Loop ist Antenne und Schwingkreis zugleich!

Falls Du mit 75 bzw. 300 Ohm Antennen experimentieren willst, würde ich eine
richtige dickdrahtige Schwingkreisspule setzen und den Loop vergessen.

Dann die Anpassung über einen Balun vornehmen. Es gilt :

Rp / Rs = (Np / Ns)²

Rp = Primärwiderstand

Rs = Sekundärwiderstand

Np = Primärwindungszahl

Ns = Sekundärwindungszahl

Bei meinem Resonator wird von 300 auf 75Ohm 4:1 transformiert und dann
über eine Einkopplungsschleife im Verhältnis der Schwingkreisspulenwindungszahl wieder hoch transformiert.
(Resonanzwiderstand des Töpfchens) Anzapfung geht natürlich auch wieder...
der Punkt liegt dann aber sehr weit unten am kalten Ende Deiner Spule.

Theoretisch könnte auch auf den Balun verzichtete werden.

Ferittmaterial habe ich FT-51 verwendet und zusätzlich versilberte Teflonleitung
benutzt. Auweia Jan, da waren ewige Diskussionen nötig um das einigermaßen
nachzuvollziehen.

So genug zusammen geschrieben...vielleicht sollten sich zu Deiner Thematik
die richtigen HF- Profis zu Wort melden. Ich bin zu mindestens ansatzweise
mit meinen Betrachtungen klar gekommen und konnte bestimmte Effekte in
praktischen Versuchen nachvollziehen.

Bin gespannt auf Deine weiteren Experimente mit dem UKW- Loop- Flankendetektor +
Verstärkung.

Gruß

Joerg

Zuletzt bearbeitet am 17.04.15 15:32

17.04.15 15:47
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

17.04.15 15:47
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ei-Loop-UKW-Detektor

Nachtrag...zu Teil 1 und 2

Hallo Jan,


Deine Tabelle kann ich noch nicht verifizieren...ich halte die Angaben zur Güte oder zum Resonanzwiderstand
des Loop einfach viel zu hoch. Hast Du die Werte eingesetzt...oder sind die aus dem Schleifenrechner gepurzelt?
Bauform, Material,...etc.

Viele der angesprochenen Themen hast Du ja schon formuliert, da aber viele Detektorfreunde Deinen Beitrag
ebenfalls beobachten, war es mir wichtig, die Problematiken nochmals zusammnenzufassen. Dieses vermaledeite
Grundwissen fehlt vielen und deswegen habe ich nochmal so weit ausgeholt. Ich hoffe es nervt nicht.
.... und wie immer im www. muss eine Meinung / Betrachtung nicht richtig sein.

Gruß

Joerg

Zuletzt bearbeitet am 17.04.15 21:31

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