Die elektronische Antenne KAA 1001 DX :
Es handelt sich bei einer elektronischen Antenne um einen breitbandigen Impedanzwandler ohne Eigengewinn, der das Impedanzgemisch von fast Null bis knapp 10 K Ohm auf exakt 50 Ohm konstand ausgibt. Also das, was der Empfängereingang sehen will, um damit was anzufangen. Das als Grundlage.
Zur vorgehensweise meiner Entwicklung : Ich habe jede Stufe praktisch einzeln optimiert und die Werte durch experimentieren ermittelt. Den Taschenrechner brauchte ich nur zum Umrechnen in Leistung.
Zur Idee:
Da ich nach dem Bau der KAA 1000 von RFT einige Fehler in der Schaltung fand, reizte es mich, die Schaltung mal genau zu untersuchen und zu optimieren. Daraus entstand das Kraftpaket KAA 1001 DX. Desweiteren gibt der aktive Dipol KAA 1010 einen bedeutend höheren HF Pegel aus, was beim Umschalten immer – 20 dB ausmachte, was ich am Meßempfänger ganz genau bemerkte. Gerade, wenn man Weitempfang macht, darf es ruhig etwas mehr Pegel sein.
Erklärung der KAA 1001 DX :
Beginnen wir mit dem Rohr, welches die Signale einfängt. HF benötigt Oberfläche, damit auch kleinste Signale sicher an`s Ziel kommen. Durch mehr Oberfläche erhalte ich auch mehr Leistung und Dynamik. Das Grundrauschen wird kleiner und die schwachen Signale mehr Durchsatz. Damit sich entwickelnde Statik abgeleitet wird, ist der 1 M Ohm Widerstand nach Masse geschaltet. Wenn sich zuviel davon entwickelt, wird sie in der Glimmlampe verbrannt. Der darauf folgende Kondensator ist für die untere Grenzfrequenz zuständig. 15 nF lassen bis 60 Khz ungehindert durch. Ab hier beginnt der lineare Frequenzverlauf nach oben. Die obere Frequenzgrenze wird durch die Transitfrequenz der Transistoren festgelegt. Die 8 antiparallel geschalteten Dioden begrenzen das Eingangssignal auf 500 mV. Damit das sauber abläuft, ist der 20 Ohm Widerstand vorgeschaltet. Das geklippte Signal wird zu einem sauberen Sinus. Da der KP 902 a ab 500 mV Eingangspannung einseitig begrenzt, habe ich die Gesamtbegrenzung auf 500 mV gelegt. Die Arbeitspunkteinstellung erfolgt ohne Begrenzerdioden. Der darauf folgende Kondensator trennt hier nochmal Gleich und Wechselspannung. Am Gate liegt also nun Wechselspannung an. Zum Einstellen des optimalen Arbeitspunktes wird der Spannungsteiler 10 K und 4,7 K genutzt. Da nun noch zuviel Gleichspannung anliegt, wurde der zusätzliche Widerstand eingesetzt. Am Source unter der Drossel, welche HF Reste beseitigt, liegt der 10 Ohm Widerstand, welcher den maximalen Strom einstellt. Durch das ohmsche Gesetz zu ermitteln. Am Source hinter dem 33 nF Kondensator wird die HF Spannung ausgekoppelt und Ohmsch abgeschlossen. Der zweite 33 nF Kondensator dient der Kapazitätsteilung und Auskopplung des HF Signals. Damit alles an Leistung auch am Source anliegt, wurde, ganz nah am Drain, ein 100 nF Kondensator und eine zusätzliche Ferritperle nach Plus, welche ganz straff auf dem Draht liegt, eingebaut. Da sich HF immer auf der Oberfläche eines Drahtes bewegt, wird sie durch die Ferritperle gestoppt. Dadurch bleibt das Plus Potenzial HF Frei. Das mit dem Abschlußwiderstand von 21,3 Ohm muss man sich so vorstellen. Da die Folgestufe hochohmig ist, hat der kleine Ausgangswiderstand Raum, um sich zu verändern. Das ist auch der Grund, weswegen die Signale im Schwundrauschen verschwinden. Durch den Ohmschen Abschlußwiderstand bleiben die Verhältnisse konstand und die Signale, bis zum Untergang, gut lesbar. Ich habe das, durch genaues hinhören an meinem Meßempfänger ermittelt. Zwar fällt der Pegel auf 50 Prozent seiner Leistung, aber da der Eingang der Folgestufe hochohmig ist, fällt das kaum in`s Detail. Da die Leistungsumsetzung beim KP 902 a als aktiver Impedanzwandler nur 3:1 am Source ist, habe ich der Stufe eine selber entwickelte Verstärkerstufe gegönnt. Ebenfalls mit KP 902 a. Er sollte auf hohen Strom ausgewählt werden. 12 V mit 30 mA ist OK. Da hier am Drain hochohmig ausgekoppelt wird und nichts nach Plus abfließen darf, die Drossel mit 100 nF Kondensator nach Masse mit zusätzlicher Ferritperle, welche alle HF Reste stoppt. Mit dem 150 Ohm Widerstand am Source wird der Gleichspannungsarbeitspunkt eingestellt. Der 520 Ohm Widerstand Plus 100 nF stellt den Wechselspannungsarbeitspunkt optimal her. Das nennt man gesteuerte Wechselspannungsgegenkopplung. Dieser wird in der HF Begrenzung ermittelt. Bei den KP 902 a ist es Exemplarabhängig, deswegen die Ermittlungsarbeiten. Die nun sauber gewonnene HF wird wieder Ohmsch abgeschlossen, um stabile Verhältnisse zu schaffen. Da der Ausgangswiderstand dieser Stufe niederohmig zur folgenden Komplementärstufe ist, wurde sie über einen Anpassungswiderstand, im HF Begrenzungsfall, eingekoppelt. Diese Stufe dient als Pufferstufe, um Impedanzveränderungen vom Eingang oder Ausgang auszuregeln. Die HF Drosseln unterdrücken HF nach Plus und Minus und die Widerstände begrenzen den maximal einstellbaren Strom der Stufe. Identische Werte sind hier wichtig. Die Emitterwiderstände begrenzen die Leistung der Stufe. Man kann auch Sicherheitsabstand dazu sagen. Die Transistoren, welche für Breitbandanwendungen sind, müssen als Pärchen ausgemessen werden. Dazu benutzen wir am besten das BM 529 von Tesla, da man hier Spannung und Strom unabhängig einstellen kann. 18 V als Arbeitsspannung und den maximalen Strom. Er kann auch mal 70 mA haben. Hier sind gleiche Werte wichtig, wofür man schon 30 Transistoren pro Typ bräuchte. Die Dioden werden zur Stromkompensation auf die Transistoren mit Kühlstern, aufgeklebt. Der Strom wird ohne HF Ansteuerung am Regelwiderstand auf 40 mA eingestellt. Werden die Transistoren zu warm, wirken die Dioden entgegen und regeln den Strom automatisch runter. Sind sie zu kühl, regeln sie den Strom hoch und halten ihn konstant. Diese Maßnahme dient auch zum Schutz vor Zerstörung der Transistoren bei Überhitzung. Der 100 nF am Kollektor plus Ferritperle dient der Abblockung von HF Resten und zur Signalsymmetrierung. Unser HF Signal liegt nun fast identisch am 15 nF Kondensator an und geht über den Anpassungswiderstand auf den hochohmigen Eingangswiderstand. Da die Ausgangsimpedanz der Pufferstufe um die 500 Ohm liegt, ist hier auch noch eine kleine Verstärkung möglich. Die Endstufe ist identisch der Pufferstufe, aber geht mit 50 Ohm raus. Das nennt sich dann kaskadierte Herabtransformation. Die ohmsche Anpassung wird mit dem 43 Ohm Widerstand realisiert. Dadurch kommt auch etwas weniger HF raus, was aber mit den Emitterwiderständen ausgeglichen werden kann. Der Auskoppelwiderstand plus den beiden Emitterwiderständen plus Transistoren bilden den Ausgangswiderstand der Stufe. Da diese Aktivantenne über eine Fernspeiseweiche versorgt wird, ist eine Drossel plus Abblockkondensator und Ferritperle notwendig, damit keine HF auf das Pluspotential der Schaltung gelangt. Zum Schutz vor Falschpolung und Überspannung dienen zwei Z Dioden, die ab 18,1 V begrenzen. Jede Stufe für sich ist nochmal durch Kondensatoren abgeblockt. HF Reste auf dem Pluspotenzial konnten keine mehr nachgewiesen werden. Ich habe diese Aktivantenne seit kurzem im Einsatz und bin begeistert über die hohe Dynamik und Signalqualität. Ein Aufwand, der sich gelohnt hat. Das ortsbedingte Grundrauschen konnte durch den hohen Schaltungsaufwand, gegenüber der KAA 1000, um 10 dB gesenkt werden. Auch die Unterdrückung von statischen Störungen konnte um 50 Prozent verbessert werden.
Erfahrungen : Alle Stationen, die ich mit der KAA 1001 DX empfange, sind bis zum kompletten verschwinden gut verständlich zu empfangen. Ein Abrauschen im Schwund, wie es sonst der Fall ist, kennt diese Antenne nicht mehr. Sie ist sehr Großsignalfest und Geistersignale konnte ich bislang keine empfangen. Schwache Stationen, welche die KAA 1000 verrauscht oder gar nicht erst hörte, sind mit dieser Aktivantenne gut lesbar zu empfangen. Selbsterregungen oder Schwingneigungen, wie es bei der KAA 1000 oft vorkam, was durch starkes Rauschen in Erscheinung trat, gibt es nun nicht mehr. Ein ungestörtes durchhören ist nun kein Problem mehr. Ihr Ausgangspegel liegt um 190 mV höher als der der KAA 1010. Da man für 6 dB den 4 fachen Pegel benötigt, fällt dies eher Positiv auf. Die S – Werte sind nun also fast identisch. Bei der KAA 1000 musste ich immer 20 dB in der ZF runterschalten um wieder etwas zu hören. Pegelunterschiede sind nun also von der Polarität der Signale abhängig. Zur Festlegung des Grundpegels wurde mein passiver Dipol in 22 m Höhe genutzt. Diese Aktivantenne hat eine Verstärkung von V = 1.1. Ende des Berichts.
Grüße aus Berlin Ultraschall
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_________________ Freude in der Freizeit mit selbsgebauten Geräten.
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