Hallo, 2021-03-30 17,2 kHz Resonanzverstärker Da noch weitere Ferrit-Kerne vorbereitet waren und noch ein Folien-Drehko vorhanden, Nochmals nachgerüstet und einen kleinen SAQ-Verstärker gebaut. Er wird bei SAQ-Sendung nur von einer 9V Blockbatterie gespeist, ansonsten durch ein kleines Steckernetzteil, wo Netzstörungen nicht so ins Gewicht fallen.
Der zweite Kreis ist fest abgestimmt. Da die Resonanzfrequenz im Probeaufbau bei Erwärmung mit dem Heißluftfön etwas anstieg, ist die Parallelkapazität Temperaturkompensiert. Dafür dienten 1,2 nF-Folien-Kondensatoren, die ihre Kapazität bei Erwärmung erhöhen. Die Rauschspannung des Verstärkers ist kleiner als der Grundpegel, den die angeschlossene Antenne liefert, obwohl die Kopplung der Vorkreise nochmals loser gemacht wurde.
Rahmen und "SAQ-Box-2" werden jetzt auf genau auf 17,2 kHz eingestellt, die Kreise im neuen Verstärker auf 17,13 kHz um die Durchlasskurve zu verbreitern. Das Audion dann auf etwa 17,3 kHz. .
Diese Einstellung bewirkt einen gleichlauten Überlagerungston im Bereich von 17,15 bis 17,25 :
Unter 17,0 kHz und über 17,35 kHz ist praktisch nun überhaupt nichts mehr, das "Gedüdel" von 16,8 kHz weg, Der sporadische und starke Störer auf 17,6 kHz wurde auch nicht mehr gehört.
Dafür nun flachere Kurve, besseren Rauschabstand, gestiegene Verstärkung und völlige Entkopplung des Audions von den Vorkreisen.
Anmerkungen zur Funktion Ein Sinus-Generator-Signal, das als Simulation eines Empfang-Signales dient, zeigt eine Besonderheit: Unterhalb von 17,15 kHz beginnt es stark zunehmend abzufallen. Maximum bei 17,2 kHz. Bei 17,27 kHz erzeugt es dagegen immer noch gleichstarken Ton von 30 Hz. ( Sonst wäre das Arbeiten mit niedrigem Überlagerungston auch schwer möglich, weil das Menschliche Ohr hier unempfindlicher wird.) Oberhalb der Schwingungsgleichheit von Eingangs-Signal und Audion taucht es nicht mehr auf.
Ein weiterer Punkt: Ein Audion hat seine schmalste Bandbreite kurz vor dem Schwingungseinsatz. Hier, als Überlagerer verwendet, erhält man das beste Ergebnis (größte Lautstärke des Überlagerungstones) kurz nach bzw. unmittelbar nach Schwingungseinsatz, beide Punkte fallen praktisch zusammen.
Das erkläre ich mir folgendermaßen : Von 17,2 kHz aufwärts fällt die Resonanzkurve der insgesamt 5 Kreise steil ab. Da sich das Eingangssignal aber gleichzeitig der starken Resonanzüberhöhung des Audions auf 17,3 kHz nähert, wird dieser Effekt wieder aufgehoben. Ab 17,3 kHz fällt dann auch dessen Kurve ab, so dass darüber hinaus kein hörbarer Pegel mehr vorhanden ist.
Anders als beim normalen Audion liegt seine Resonanz bzw. Schwingfrequenz außerhalb des eigentlichen Senders, weil man ja einen Überlagerungs-Ton haben will. Damit entfällt aber die Resonanzüberhöhung des Audions in diesem Bereich. Da es schwingend als Mischer arbeitet, muss sich eine Spiegelfrequenz ergeben, die unterdrückt werden muss. Somit wird ein selektiver Vorkreis zwingend.
Fazit: Mit dem Audion kann man auch sehr gut im VLF-Bereich arbeiten, ein sehr selektiver Vorkreis ist aber erforderlich für maximale Ergebnisse: Man hat dann einen sehr trennscharfen Geradeaus-Empfänger, vergleichbar den alten KW-Superhets mit niedriger 2. oder 3. ZF für Telegrafie-Empang ohne Quarzfilter.
PC, Schaltnetzteil, Energiesparlampe neben der Spulenantenne störten den Empfang nicht. Nur die Bohrmaschine des Nachbarn kurz gehört.
Nachtrag: Genaugenommen ist der R&S-UBM -Anzeigeverstärker kein Audion, dafür sind die Koppelkondensatoren zu groß. Das Verhalten des Gerätes und die Bedienung ist aber genau gleich wie bei einem Audion.
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Hallo,2021-04-12: Fehlerkorrektur Eine Anzeige der Morsezeichen erfolgt mit einer EM84. Sie ist Teil eines kleinen universellen Transistor-Kopfhörer-Verstärkers. Der liefert max. 3 Veff, so dass ein zustzlicher Transistor notwendig ist.
Eine Hochvolt-Kleinsignal-Type eignet sich gut zur Ansteuerung des Steuer-Steges der EM, es kann wesentlich weiter ausgesteuert werden als mit dem Trioden-System: Unausgesteuert verschwinden die Leuchtbalken ganz. Dieser Punkt ist mit 100 kOhm-Poti genau einstellbar. Bei voller Aussteuerung überlappen die Balken. Die Schaltung sieht so aus:
Die 8 Volt Spannung des Netzteils wird durch Vorwiderstände auf 5,8 Volt erniedrigt, dadurch auch Stromreduzierung beim Einschalten mit kaltem Heizfaden. 2x 150nF-Entstörkondensatoren, da Röhre nahe des Transistor-Vorverstärkers. Aufwärtstrafo und Gleichrichtung separat und geschirmt.
Der Trioden-Teil dient als NF-Vorverstärker. Die Anoden-Wechselspannung wird gleichgerichtet und wirkt dem Basis-Strom entgegen, der über einem hochohmigen Widerstand (330k) erzeugt wird. Für die Aussteuerungs-Anzeige erfolgt eine Reduzierung der Verstärkung, sowohl durch den höheren Spannungs-Abfall am gemeinsamen Kathodenwiderstand über den Leuchtschirm- und Steuersteg-Strom als auch über die Emitter-Spannung, verbessert die Anzeige kleiner Spannungen.
Für SAQ wird der Kathodenwiderstand kapazitiv überbrückt. Dann ändert sich die Spannung am Kathodenwiderstand nur langsam (Mittelwert) die Leuchtfelder überlappen z.B. bei Sprachimpulsen, ohne dass der Kopfhörer-Verstärker bereits übersteuert.
Diese gebrauchte Röhre zeigt Einbrennerscheinungen an den Rändern. Kommt trotzdem zum Einsatz, da in der Mitte noch hell und brauchbar.
Das Leuchtbild rechts kann nicht ganz erreicht werden, da die Triode dann sperren würde. (Die Steuersteg-Spannung U_st wurde mit dem 100 kOhm-Trimmer eingestellt)
Verstärker um einen Rückkopplungs-Detektor erweitert. Schaltbild: Funktion: Der erste Transistor speist nicht nur die NF-Endstufe (die jetzt gleichzeitig als Mischer arbeitet), sondern einen 17,35 kHz Parallelschwingkreis. Nur dessen Resonanzfrequenz wird über einen zusätzlichen Transistor wieder auf den ersten Rückgekoppelt. Die Höhe der Schwingspannung ist über die Gesamtverstärkung des entstandenen Resonanzverstärkers eingestellt, der Bereich des 470 Ohm-Potis gespreizt. Das ergibt erstaunlich weiche Rückkopplung, jedoch darf der Widerstand zum letzten Transistor nicht zu klein sein. Liegen etwa 1,4 Vpp an der Basis des NF-Endstufentransistors, ist die NF-Spannung am größten. Vergrößernd wirkt ebenfalls ein zusätzlicher Blockkondensator von 33 nF.
Ist das Modul nicht an die 17,2 kHz HF-Vorstufe angeschlossen und wird als NF-Verstärker bzw. zur NF-Anzeige benutzt, wird der Kondensator abgeschaltet und gleichzeitig die Rückkopplung abgeschaltet. Anzeige: Die Anzeige der EM84 wird jetzt geteilt: (durch Abkleben, später Aussparungen in Gehäuse) Ein kleinerer Anzeigeteil leuchtet nur, wenn die Rückkopplungsspannung korrekt eingestellt ist. (HF-Restspannung am Übertrager / 33 nF Zusatz-Kondensator) Beim größeren ist dieser Teil unsichtbar, er leuchtet bei anstehenden Signalen (NF-Signal). Treffen die beiden Leuchtbalken bei Spitzenwerten aufeinander, wirkt es wie eine Verlängerung des Leuchtbalkens.
Temperaturkompensation: Wie beim 17,2 kHz HF-Vorverstärker sind 1,2 nF-Folienkondensatoren mit positivem Tk verwendet. Die Frequenz von 17,3 bis 17,35 kHz ist schnell getroffen durch entsprechende Kombination der Kondensatoren, der letzte Feinschliff durch Zuschaltung von weiteren Kondensatoren an der 100-Wdg-Anzapfung und schließlich mit dem simplen Trimmer aus zwei zusammengedrillten Drähten.
Das folgende Diagramm zeigt das Verhalten des Detektor-Modules: Ohne Nachstellen der Rückkopplung erscheint der Schwingkreis überkompensiert (rote Kurve). Wird die Rückkopplung aber an die Geräte-Temperatur optimal angepasst (an die sich verändernde Verstärkung) stimmt die Kompensation, weil sich die Frequenz bei Verändern der Rückkopplung ändert.
Dieser Versuch mit der Schaltung im Römertopf[1] und Heißluftfön zeigt, dass die Frequenz um nicht mehr als +-2 Hz driftete im relevanten Temperatur-Bereich, die Änderung innerhalb optimaler Einstellung mit dem Rückkopplungs-Poti beträgt etwa +- 10 Hz.
Damit ist ein Abstimm-Drehko eingespart und ein Bezugspunkt für die Einstellung im mobilen Betrieb (ohne Sinus-Generator) gegeben:
-Vorkreise auf größte Lautstärke der Hintergrundsignale einstellen. (Damit gleichzeitig schmalste Bandbreite mit typisch dumpfen Klang, da Vorkreise und "Resonanz-Misch-Verstärker" auf 17,3 kHz abgestimmt.)
-Vorkreise dann "einen Tick" tiefer einstellen. (Hintergrundgeräusche heller, Bandbreite größer).
Dann stimmt die Einstellung schon ziemlich genau. Die Feinabstimmung dann, wenn SAQ seine Endlos-Schleife sendet.
Schlussbetrachtung Mit den 3 Modulen "SAQ Box-2", "SAQ-Resonanzverstärker" und diesem "SAQ-Detektor" ist letztlich ein 17,2 kHz-Festfrequenz-Geradeausempfänger mit 5 BC550 Transistoren entstanden, der mit seinen insgesamt 4 Resonanzkreisen sehr schmalbandig ist (200 Hz) und mit dem Resonanzverstärker empfindlich auch für schwache Signale. Als Magnetantenne reicht eine unabgestimmte Spule ca. 60 cm mit einigen Windungen völlig aus, je nach Primär-Windungszahl in dem ersten Resonanztrafo ("SAQ-Box-2"). 2021-07-04: Aufnahme 1. SAQ-Sendung, die Frequenzregelung des Generators wird im Alexanderson-Live-Video gezeigt.
[1] Bei einer Temperaturkompensation muss man immer etwas Zeit mitbringen, die Temperaturänderung darf nur langsam erfolgen, weil die frequenzbestimmenden Bauteile sich unterschiedlich stark erwärmen. So reagieren bei Erwärmung direkt mit dem Heißluftfön zunächst die Kondensatoren, die Frequenz fällt stark ab und würde zu dem Fehlschluss führen, dass mehr Kondensatoren mit negativem Tk erforderlich wären. Im wärmeisolierten Römertopf etc. erfolgt die Erwärmung langsam über einige 10 Minuten, so dass verlässliche Aussagen über das Temperaturverhalten getroffen werden können.
Artikel hierzu: "E.Roske Temperaturstabilisierung eines Oszillators am Beispiel eines Steuersenders" "Funktechnik", 1954, Hefte 16-19.
"Funktechnik" 1983, Hefte 09-11: "Erich Roske: Fertigungstechnik bei Temperaturkompensierten Hochfrequenzkreisen - Ein geschichtlicher Rückblick " (im GFGF zu finden als PDF)
Corona und kein SAQ - wat nu? Dann spielt man mit den Hintergrund-Signalen, auf 17,25 kHz war bei den ersten Aufnahmen letzte Sendung zeitweilig ein leises Brummen auf Höhe des Rauschpegels vor Sendebeginn zu hören.
Ein Abstimmen aller Kreise (Das Detektor-Modul erhielt einen kleinen Trimmer) massiver Ausschlag der EM84, aber eben kein brauchbarer Ton, weil die Überlagerung fehlt. Den Sinusgenerator mit einem Stück Draht direkt neben dem Modul eingekoppelt. Die Rückkopplung soweit eingestellt, dass gerade keine Überlagerung (mit Dauerton) zwischen rückgekoppeltem Detektor-Verstärker und Sinus-Generator entsteht. Jetzt war das Signal laut mit tiefer Frequenz zu hören. Die Aufnahme im Anhang endet mit Abziehen der Koax-Zuleitungen zur Auskoppelspule der Rahmenantenne [0:05].
2021-07-04: Endlich sendete SAQ wieder !!! Das Audion wird am besten auf 17,05 kHz eingestellt, so dass man 150 Hz Überlagerungston hat und der Tön ansteigt, wenn sich die Frequenz erhöht.
Der Bau des Vorverstärkers+Demodulators hat sich wirklich gelohnt: Sehr schmalbandig und störungsarm, der Generator ist in den Tastpausen leise zu hören. Auf der Aufnahme "Frequenznachführung Generator" zu hören, im "Live-Video" wird die "Wasserbecken-Frequenzregelung" vorgeführt. Die Aufnahme "Mitteilungs Anfang" zu Anfang der Übertragung.
Der Blockschaltplan zeigt die Zusammenschaltung der einzelnen Module:
Edit 2021-04-25 Die Variante "E-Feld-Antenne" funktionierte auch überraschend gut, sie koppelt über die kleine Wicklungs- Kapazität auf den 1. Eingangskreis der "SAQ-Box-2". (s. nachfolgenden Beitrag) Die "Sferics" waren wesentlich schwächer als mit dem Rahmen. Die unangenehme Netzstörung (stark mit dem Rahmen, im Bereich 14,xx kHz-16,xx kHz) auch nicht mehr gehört. Der Rahmen jetzt unter der Schirmfläche der E-Feld-Antenne auf einem Stahlregal mit demselben Potential, so dass das E-Feld in diesem Bereich abgeblockt wird.
Moin, Edit : Aufnahme 16,0 kHz Hier ist sie nun, die "Störungsarme Empfangsantenne" nach Siemens von 1951, DE1625757U Die Kompensation unterhalb der Schirmfläche brauche ich nicht. Ich nenne das "Maxi-Whip", wegen der Ähnlichkeit zur Mini-Whip und der Baugröße
Als E-Feld Sonde dient ein altes Blechregal von etwa 25 cm x 60 cm. 80 cm über Schirmfläche. Diese "Drahtfläche" ist aus alten Kabelresten, derzeit 2,5 m x 2,5 m + Radials
Da ich ungern mit einer unabgestimmten Antenne direkt auf einen Verstärker gehe, Ankopplung auf den Resonanzkreis der SAQ-Box 2, der transformiert auch gleich runter für das Koax zum Empfänger. (ca. 150 pF- Kapazität Koax auf 1,5 m) "Whistler" sind nun nicht mehr zu hören, Knackgeräusche reduziert. Das örtliche Störsignal stark abgeschwächt, hat offensichtlich hohen H-Feld-Anteil.
Leider sendeten die Alphas auf 14,85 kHz nicht, JXN auf 16,4 kHz zu laut für Vergleich. Aber es ist definitiv leiser geworden, Bohrmaschine ein Stockwerk tiefer nicht mehr zu hören.
2021-04-25: Für einen Vergleich auf 16,0 kHz diese Aufnahme: Ein Kreis vom "SAQ-Verstärker" ist fest auf 17,2 kHz, der andere für max. Lautstärker auf 16,1 kHz eingestellt, Recht breitbandig also. Die "SAQ-Box2" wird nicht benutzt. Die E-Feld-Antenne ist direkt angeschlossen, das "Gedüdel" stammt von JXN auf 16,4 kHz. Dann den Rahmen angeschlossen, er ist etwas zu hoch abgestimmt um einen Vergleich zu haben. Es tritt das Signal auf 16,0 kHz in den Vordergrund und wird lauter beim Abstimmen des Rahmens abwärts.
Bei dem Vergleich auf der Zielfrequenz 17,2 kHz scheinen Rahmen und Kombination "E-Feld-Antenne" + "SAQ-Box-2" in etwa gleiche Ergebnisse zu bringen.
Ich denke, weil Du an der südlichen Nordsee wohnst, brauchst Du Dir keine Sorgen über den Empfang von SAQ aus Schweden zu machen.
Ich gehe davon aus, dass damals die Sendeanlage in Grimeton für den Überseeverkehr Richtung Nord-und Südamerika errichtet wurde. Das hatte man bei der Aufstellung der Sendemasten sicherlich berücksichtigt. Mit anderen Worten, die Wellen streifen sozusagen über Dein Dach entlang....
Hallo Wolfgang, Die Empfangsbedingungen sind natürlich generell gut, wenn man viel Wasser in der Nähe hat. Es ist da aber immer eine gewisse Unsicherheit, was die Störungen angeht, die man heute ja überall hat. Wäre meine üble Netzstörung hier nur 500 Hz höher, wäre dass sehr unangenehm gewesen.
Übrigens hat von gar nicht weit entfernt Jonathan Zenneck seine Telegaphie-Versuche angestellt: "Ferdinand Braun und die drahtlose Telegraphie an der Nordsee" h t t p s://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:0168-ssoar-49592-3
Die haben doch tatsächlich einen Empfangsmast an der "Kugelbake" befestigt, die Schutzhütte für den Empfänger wohlweislich etwas höher gelegt. Das hat bestimmt viel Spaß gemacht, ab Oktober 1899. https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...&thread=522
Dein VLF Projekt verfolge ich die ganze Zeit schon mit großem Interesse. Dieser Frequenzbereich hat es mir (bisher) für den reinen Empfang schon lange angetan und Dein Empfänger ist sehr interessant. Als Gebirgsbewohner (JN87AQ17PL) ist Deine Umgebung für mich völliges Neuland. Von Kugelbaken hatte ich noch nie gehört und mit großem Interesse über die Telegrafieversuche von Ferdinand Braun gelesen.
Neuerdings habe ich bemerkt, dass viele der Störungen übers Netz kommen und mit der Stromversorgung experimentiert. Mit Netztrenntrafo, Netzfilter und Erdungsschema, so wie in h t t p://www.vlf.it/storozh/DCF77_Lviv.htm dokumentiert, ist es besser geworden.
Bin schon gespannt auf Deine weitere Dokumentation.
Hallo Chris, Der von Dir verwendete 2x low noise NPN-Transistor SSM2210 ist sehr interessant. Was die Netzstörungen betrifft, scheint es wichtig zu sein auf VLF mit möglichst schmaler Bandbreite, d.h. um die 100 Hz zu arbeiten, so dass die Punkte und Striche der Morsezeichen gerade noch nicht verschwimmen und SAQ im Filter bleibt. Und auch relativ steilflankig zu sein, um den Franzosen auf 16,8 kHz nicht zu hören.
Eine Störung muss dann die 17,2 kHz schon sehr genau treffen, die Störer sind meistens instabil in der Frequenz und erzeugen ein kurzes Heulen wenn sie über die Frequenz eiern. Das hatte ich aber erst 1x beobachtet, irgendein elektrisches Gerät draußen in 150m Entfernung.
Wegen der Entstörung und der Einfachheit hatte auch ich auf Röhren diesmal verzichtet: Zum Einen halten die 9V-Blocks ziemlich lange, zum anderen ist die Entstörung auch einfach:
In Röhrentechnik hätte das, analog zu meinem Anzeigeverstärker, bedeutet: Netztrafo mit Schirmwicklung zwischen Primär und Sekundär-Wicklung, Aufwändige Netzdrosseln, Gleichstromheizung der Röhren, Schwingungsgedämpfter Aufbau der 1. NF-Verstärkerröhre usw.
So liegt die einzige Schwierigkeit darin: Einige kleine E-Ferritkerne ausreichender Permeabilität (ohne Luftspalt !) im Backofen zu erhitzen, auseinanderzuziehen, und die Windungszahl zu ermitteln die notwendig ist, um ungefähr auf 17 kHz bei 400 pF bis 600 pF Parallel-Kapazität zu kommen.
Im "Gebirge" ist das Experimentieren sicherlich besonders interessant. Wo ist wohl der Empfang von z.B. "JXN"aus Norwegen auf 16,4 kHz besser: In den tieferen Lagen in der Nähe größerer Wasserflächen (z.B. "Neusiedl am See") ? Oder auf einer größeren Erhebung, mit freier Sicht über das umliegende Gelände ?
"Kugelbake" ist übrigens eine landläufige Bezeichnung, richtig heißt es "Seeschiffart Zeichen" und diente der Orientierung an der Elbmündung.
Da die Alphasignale zur Beurteilung der Empfängerleistung nicht mehr konstant zur Verfügung stehen, benutze ich gerne RBU Moskau auf 66,6kHz als Referenz. Ist RBU hörbar, geht nach meinen bisherigen Beobachtungen auch SAQ.
Auf Grund der hohen Störpegel hier am Ort, habe ich mich auf Portabelempfang verlegt. Indoor haben sich aber bei mir ebenfalls breitbandige Schleifenantennen als die ruhigsten erwiesen. Wesentlich scheint zu sein, die Symmetrie der Schleife auch im nachfolgenden Verstärker zu erhalten. Will sagen: Derselbe sollte ebenfalls symmetrisch ausgeführt sein. Selbst mit einer einfachen Schaltung sinken die Störungen deutlich. Diese genügt schon für erste Versuche.
Eine ergiebige Quelle zum Thema ist die Seite von Chavdar Levkov LZ1AQ . Rainer Kamenz DE3RKP hat sich viel Mühe mit der deutschen Übersetzung verschiedener Artikel gemacht. Auch die Seite von OM Günter DL4ZAO bietet viele Interessante Informationen, inbesondere der Artikel "SIMWA Aktiv-Dipol"
Die Simpelschaltung oben verrichtet an einer 80cm Schleife hinter dem Fenster seit Jahren ihren Dienst bei mir. Habe allerdings auch keine stärkeren Sender in der Nähe. Bei guten Bedingungen geht damit sogar SAQ indoor. Als Alternative steht mir noch ein Nachbau der "Urschaltung" von LZ1AQ zur Verfügung. Allerdings müssen für VLF die Koppelkondensatoren und der Ausgangsübertrager deutlich vergrößert werden. Das Muster auf dem Foto war nicht für VLF vorgesehen.
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