30W Mittelwellensender

Sender mit Teslatrafo Das ist der fertig aufgebaute MW-Sender. Er erzeugt 30W Ausgangsleistung mit einer einstellbaren Frequenz von 800kHz bis 1,2MHz. Auf der Vorderseite befinden sich die Einstellregler für Frequenz, Leistung und Modulation. Das Gitter auf der rechten Seite ist der Austritt für die Kühlluft der Röhre. Der Netz- und HF-Anschluß befindet sich auf der Rückseite.

Oszillogramm Das Oszillogramm zeigt die Ausgangsspannung des Senders an einem 50 Ohm Lastwiderstand (CH1) und die Modulationsspannung (CH2). Die Modulationsspannung stammt von einem Funktionsgenerator und hat eine Frequenz von ca. 1 kHz. In der Ausgangsspannung ist sehr schön die Modulation zu erkennen. Die Amplitude der Trägerschwingung folgt dem Verlauf der Modulationsspannung. Die schnelle Schwingung der HF ist auf diesem Bild nicht mehr zu sehen, wodurch eine ausgefüllte Hüllenkurve entsteht. Die einzelnen Spitzen im Trägersignal stammen von dem Aliasing-Effekt (Umfalt-Effekt), der durch die Digitalisierung entsteht.
Aus der Spannung am Widerstand (Dummy Load) kann man auf die Spitzenleistung am Senderausgang zurückrechnen:

Aus dem Oszillogramm können wir eine Spitze-Spitze-Spannung des Trägers von 60V ablesen. Daraus ergibt sich eine Leistung von 9W an einem 50 Ohm Widerstand. Da sich die Endstufe bei Aufnahme dieses Bildes noch in der Entwicklungsphase befand, leistete sie nur 9W. Durch weitere Anpassung des Anodentrafos an den Lastwiderstand und an die Röhre konnte die Leistung bis auf 30W gesteigert werden.

Sender Innenansicht Das ist das Innenleben des MW-Senders. Vorne links ist der Gleichrichter mit dem Glättungskondensator für die Röhrenstufe zu sehen, daneben der Kathodenwiderstand und anschließend die Endröhre (PL504). Rechts neben der Röhre ist der Lastschwingkreis zu sehen, der aus zwei Kondensatoren und dem Anodentrafo (Ferritstab) besteht. Dahinter befindet sich der Netztrafo und der Lüfter zur Röhrenkühlung.

Vogelperspektive Zum besseren Nachbau gibt es vom Innenleben auch ein Bild aus der Vogelperspektive. Auf diesem Bild ist vor allem der transistorisierte Teil hut zu erkennen. Rechts unter dem großen Elko befindet sich die 24V Stabilisierung zur Versorgung der Vorstufe. Der einzige IC in der Schaltung ist nur ein Melodiengenerator, der zur Modulation ohne externes Signal dient.

Schaltungsbeschreibung

Modulator Die Schaltung besteht im wesentlichen aus vier Teilen und kann auch in dieser Reihenfolge stufenweise ausgebaut und getestet werden. Der Vorteil der MW-Frequenz ist, dass sie mit fast jedem Oszilloskop dargestellt werden können.

1.) Der Oszillator

Dieser besteht aus einem Meißner-Oszillator, der mit T1 (BC548) realisiert wurde. Dieser ist als Kleinsignalverstärker beschaltet. Durch Rückkopplung des Ausganges auf den Eingang wird eine Schwingung angeregt. Mit dem Drehkondensator C2 kann die Frequenz von 800kHz bis 1,2MHz eingestellt werden. Mit der Schwingkreisspule L1 muss eventuell etwas experimentiert werden.

Vogelperspektive Ich habe für L1 diese Spule mit verstellbarem Ferritkern aus einem AM-Radio verwendet. Die 150µH entsprechen dabei ca.70 Windungen mit 0,12mm dickem Lackdraht. Die Rückkoppelspule hat dann etwa 5 Windungen. Im Prinzip kann jede vergleichbare Spule verwendet werden, wenn die Rückkopplung (C5) und die Gegenkopplung in der Emitterleitung (R3,C3) entsprechend angepaßt wird. Der Oszillator arbeitet dann richtig, wenn am Ausgang (nach C4) ein sauberes Sinussignal mit über dem Frequenzbereich konstanter Amplitude abgegeben wird.

2.) Der Modulator
Dieser wird durch den Dual-Gate MOSFET T3 (BF981) gebildet, der als Multipizierer geschaltet ist und die Aufgabe hat, die NF mit der HF zu mischen. Durch die Spannungsteiler an den beiden Gates werden die Pegel so eingestellt, dass keine Begrenzung eintritt. Die Stufe arbeitet mit einem großen NF-Pegel und einem kleinen HF-Pegel, da dann die beste Modulation erreicht wird. Das NF-Signal wird von einem Vorverstärker (T2) über C8 eingekoppelt, die HF wird über den Spannungsteiler R4, R10 auf den richtigen Pegel (0,1Vpp) eingestellt. Das Mischprodukt am Ausgang des MOSFET's enthält nun NF und HF Anteile und muss noch einen Hochpaßfilter zugeführt werden. Die Qualität der Modulation kann man auch schon mit diesem Signal beurteilen. Ist alles in Ordnung, dann lässt sich bis kurz vor die Modulationsgrenze (Wenn HF-Anteil Null wird) aussteuern, ohne dass eine Verzerrung des NF Anteiles auftritt.

3.) Das Hochpaßfilter
Dieses besteht nur aus C9 und den nachfolgenden Basiswiderständen R13, R14 des Verstärkers. Es hat die Aufgabe, die NF-Anteile auszufiltern und nur die HF an den Verstärker T4 weiterzuleiten. Am Ausgang des Verstärkers muss ein sauberes AM-Signal zu sehen sein. Die Linearität einer AM-Modulation kann man mit einem Oszilloskop im XY-Betrieb sehr gut beurteilen, indem man das sogenannte Modulationsdreieck darstellt. Wenn man auf die X-Achse das modulierende NF-Signal legt und auf die Y-Achse das amplitudenmodulierte HF-Signal, dann muss ein sauberes Dreieck sichtbar werden. Jede Abweichung von den geraden Seiten kommt einer Verzerrung gleich.

4.) Der Leistungsverstärker

HF-Endstufe Das so gewonnene AM-Signal muss nur noch entsprechend verstärkt werden. Ich habe dazu eine PL504 aus einem alten Fernsehgerät verwendet.
Als Röhrentreiber dient in dieser Schaltung T1 (BF871), der bereits mit der Anodenspannung (350V) versorgt wird und etwa 50V Spitze-Spitze an die Röhre liefert. Aufgrund der hohen Betriebsspannung dieses Transistors ist es wegen der Verlustleistung nicht mehr leicht möglich, einen Basis-Spannungsteiler zu verwenden. Die Arbeitspunkteinstellung erfolgt aus diesem Grund über R2 (2,2MOhm) und ist deshalb etwas kritisch. Das wird teilweise durch den mit 3,3kOhm sehr großen Gegenkoppelwiderstand R4 stabilisiert. Der parallele Kondensator C4 ist absichtlich so klein gewählt, damit der Frequenzgang der Endstufe etwas linearisiert wird. Eine sehr hohe Verstärkung wird von diesem Transistor ohnehin nicht benötigt. T1 arbeitet auf den 15kOhm/5W Widerstand R3. Um den HF-Spannungsabfall etwas zu vergrößern wurde noch die Induktivität L1 in den Kollektorzweig eingeschaltet.
Die HF-Spannung wird über C5 ausgekoppelt und gelangt direkt an das Steuergitter (g1) der Röhre, die in Klasse A Einstellung arbeitet. Dazu wird eine negative Gittervorspannung benötigt, die durch den Kathodenwiderstand R6 erzeugt wird. Der parallel geschaltete Kondensator C7 verhindert unnötige Gegenkopplungen des HF-Anteiles. Der Lastkreis der Röhre besteht aus einem Leistungsübertrager und dem Kondensator C6. Diese bilden zusammen den Lastschwingkreis, der auf etwa 900kHz abgestimmt ist. Durch die sehr feste Kopplung der Last, gibt es keine ausgeprägte Resonanzspitze. Die Anzapfung bei 10 Wdg am Übertrager dient mit dem 75Ohm Widerstand R7 zur Schirmgitterversorgung (g2). Man erreicht dadurch eine leichte Gegenkopplung, wodurch der Verstärker linearer wird. Die Ausgangswicklung des Anodentrafos sollte an die 50 Ohm Wellenwiderstand eines RG-58 Kabels angepaßt sein, um Leistungsverluste zu vermeiden. Man kann das einfach so realisieren, indem man einen 50Ohm Widerstand direkt, ohne Koax-Kabel an den Anodentrafo anschließt und die Windungszahl so lange verändert, bis auf dem Widerstand die größte Spannung (größte Leistung) auftritt. Dann liegt Leistungsanpassung vor und der Innenwiderstand des Generators ist ebenfalls 50 Ohm.

Daten des Anodentrafos

Kernmaterial:
Ferritstab aus AM-Radio, 8cm lang, 1cm dick
Anodenwicklung: 65 Windungen mit 0,35 mm dicken Lackdraht, ca. 138 µH bei 1 kHz
g2-Anzapfung: 10 Windungen von der +UA Seite aus gesehen, ca. 30µH bei 1 kHz
Auskoppelwicklung: 17 Windungen mit 1mm dicken Lackdraht, ca. 12,7 µH bei 1 kHz

Mit so einem MW-Sender lassen sie viele interessante Experimente mit Hochfrequenz, wie etwa CW-Teslatrafo, induktive Erwärmung oder kapazitiver Trafo durchführen. 

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