Converter 5:1

Einleitung

MW Sender kleiner Leistung - auch gerne Heimsender(lein) oder Heimsenderchen genannt - gibt es in großer Zahl. Diese Minisender sind meist Bastlerlösungen mit einer MW-Festfrequenz und einfachen Modulationsschaltungen - ausgeführt in Röhren- oder Transistortechnik.
Im RMorg findet man eine Vielfalt an Vorschlägen.

Es sind mittlerweile jedoch auch Minisender mit variabler, digitaler Frequenzaufbereitung und anspruchsvolleren Modulationsschaltungen als Fertiggerät oder als Bausatz erhältlich.

Einge Beispiele:

•  AMT 3000 von SStran, USA
  Dies ist wohl der Klassiker mit guten Leistungen - leider nicht mehr erhätlich.
• Heimsender für Mittel und Langewelle: AM PLL von René Leytens, Niederlande
  Solider Minisender in Standard-CMOS-Technik (15V) mit relativ hoher Ausgangsleistung als Bausatz oder Fertiggerät - leider nicht mehr erhältlich.
• Spitfire AM Transmitter, Great Britain
  Ähnlich wie AM PLL von René Leytens - nur Modulator und HF-Endstufe anders.
  Scheint in GB als Fertiggerät verfügbar zu sein.
• GFGF-Konzertsender, Deutschland
  Aufwendiger, 4-kanaliger, kaskadierbarer Minisender - nur als Selbstbauprojekt konzipiert. Nachbau: siehe Link zum Modell.

Diesen Minisendern ist gemeinsam, dass sie NF-Eingänge besitzen, an die der Nutzer seine eigene "Programmquelle" (MP3-Spieler, UKW-Empfänger, ...) anschließen muss.

Der Minisender: Converter 5:1

Hier setzt nun ein neues Konzept an: Converter 5:1 von unserem Mitglied Ricardo Faro aus Portugal.
Dieser Minisender verbindet flexible Frequenzaufbereitung für MW im 9kHz- oder 10kHz-Raster mit einem Mikrokontroller gesteuerten DSP-UKW-Empfänger mit 5 Festsendertasten als "Programmquelle"
Mit einer Taste ("Radio/AUX") kann auf eine externe NF-Quelle umbeschaltet werden. Eine Rot/Grün-LED zeigt die aktivierte Quelle an.

Die Schaltung

Die Frequenzaufbereitung:

Basis iet ein Quarz-Generator mit einem variabelen Frequenzteiler (Ringzähler mit mehreren Ausgängen: 74HC4060).
Je nach Quarzbestückung und Frequenzteiler Ausgang wird ein 9kHz-Signal für das MW/LW-Senderraster in z.B. Europa oder ein 10kHz-Raster für z.B. die USA erzeugt. Hier soll im Weiteren nur die 9kHz-Variante betrachtet werden.

Das 9kHz-Signal wird einer PLL-Schaltung (74HC4046) zugeführt. Die PLL-Schaltung erzeugt in Verbindung mit einem einstellbaren 8-Bit-Teiler (74HC40103) theoretisch Frequenzen von 9kHz bis 2304kHz (im 9kHz-Raster). Die Frequenzauswahl erfolgt mit einem 8fach Dip-Schalter (Mäuseklavier)
In den Unterlagen des "Converter 5:1" sind tabellarisch Dip-Stellungen für den MW Frequenzbereich von 522kHz - 1710kHz aufgeführt. Auslieferungszustand ist 720kHz.
Anmerkung: Alle Frequenzen von 9kHz - 2304kHz sind natürlich erzeugbar. Nur sind im Gerät die Nachfolgestufen (HF-Endstufe, Antennenanpassung, ...) nicht für alle möglichen Frequenzen entwickelt und getestet. Der Einsatz im oberen Langwellenbereich oder z.B. als AM-ZF-Abgleich-Sender von 468kHz ist aber sicherlich möglich.

 Die Ausgangsstufe

Modulator und HF-Ausgangsstufe sind mit diskreten (SMD) Bauelementen aufgebaut. Eine detaillierte Schaltungsanalyse (Reverse Engineering) ist ohne Stromlauf insbesondere bei SMD-Bauelementen schwierig.
Daher: Vermutlich handelt es sich um eine analoge Multiplizierer-Schaltung. Ein Differenzverstärker als HF-Signal-Endstufe, dessen (übliche) Fußpunktstromquelle zur Modulation (Muliplkation) mit dem NF-Signal beaufschlagt wird.
Die Intensität einer roten LED "TX" auf der Frontplatte ist ein Maß für die Sendeleistung.

Exkurs Modulationsgrad:

Der Modulationsgrad des Minisenders ist in Stellung "RADIO" fest auf ca. 30% (Schätzwert) eingestellt. Dies ist ein guter Wert, da viele (Röhren-) Radios für einen solchen Modulationsgrad ehtwickelt wurden. Ein höherer Modulationsgrad kann - z.B durch Einsetzen von Regelfunktionen  im empfangenden Radios - zu Verzerrungen führen.
Bei Verwendung des AUX-Eingangs für externe NF-Quellen (z.B. MP3-Spieler) kann der Modulationsgrad mittels eines an der Rückseite zugänglichen Trimmpotis ("GAIN") in Abhängigkeit vom Ausgangspegel der Quelle eingestellt werden.
Eine rote LED zeigt gegebenenfalls Übersteuerung ("OVERLOAD") an.
Der günstigste Modulationsgrad kann grob auch ohne Messhilfe eingestellt werden, indem man nach Gehör mit "GAIN" auf geringste Verzerrungen im empfangenden Radio abstimmt.

Der Ausgang des Differenzverstärkers der HF-Endstufe führt über eine eistellbare (4-fach Dip-Schalter) induktive Anpassschaltung zum Antennenausgang. Eine Tabelle für die von der Sendefrequenz abhängige Einstellung des 4-fach Dipschalters wir mitgeliefert. Ein (kapazitiver) Trimmer dient der Feinabstimmung.
Am Ausgang (hinten) ist eine ca. 3,5m lange Wurfantennen fest installiert. In der Nähe der Wurfantenne ist - im Innern auf der Baugruppe - eine Masse (Erde)-Schraubklemme verfügbar.

Das UKW-Teil

Als UKW-Empfänger dient ein kleines, komplett fertig aufgebautes UKW Modul. Die Steuerung erfolgt durch einen kleinen Mikrokontroller PIC 16F1829. Dieser Kontroller erledigt auch die nichtflüchtige Festspeicherung von max. 5 UKW-Sendern sowie die potentielle Umschaltung zwischen UKW-Tuner und AUX-Quelle. Eine rote LED ("TUNED") zeigt die korrekte Einstellung eines Sender im UKW-Tuner an. Es ist kein Display vorhanden.
Ein ca. 1,5m langes, festinstaliertes, flexibles Kabel dient als Empfangs-Wurfantenne für den UKW-Tuner.

Die Stromversorgung

Die Stromversorgung erfolgt aus einem Trafo(!)-Steckernetzteil mit 220V~ auf 16V~ 1A
Die beiden Wechseleingänge des Brückengleichrichters auf der Baugruppe im Gerät sind mit überbrückbaren NF-Drosseln beschaltet.
Es sind 2 analoge Längsregeler vorgesehen:
Der erste Regler erzeugt aus der Rohgleichspannung (ca. 22V) geregelte 15V. Diese Spannung speist HF-Enstufe einschließlich Modulator-Stufe.
Der 2. Längsregler reduziert die geregelten 15V auf 3,3V. Mit dieser Spannung werden Frequenzaufbereitung, Mikrokontroller (8bit mit RAM und EEPROM) sowie das UKW-Modul gespeist.

Der Aufbau

Die Baugruppe ist zum größten Teil mit SMD-Bauteilen bestückt - professionelle Qualität mit Bestückungsdruck. Elkos, LEDs, Taster, Buchsen Klemmen, ... sind bedrahtete Bauteile.
Das Gehäuse ist klein und ansprechend, BHT: ca 130mm x 30mm x 100mm (vergleichbar mit AMT 3000 Gehäuse). Die Bedruckung von Vorder- und Rückseite ist professionell.

Ein Gebrauchstest

Das Gerät ist mit seinen beiden fest installierten Wurfantennen nach Einstellung eines UKW-Senders sofort betriebsbereit.
Die Wahl eine UKW-Senders ist allerdings ein Blindflug, da kein Display vorhanden ist.
Im Auslieferungszustand ist eine MW-Sendefrequenz von 720kHz voreingestellt. Zur Veränderung dieser Frequenz muss durch Lösen von 2 Schrauben der Gehäusedeckel abgenommen werden. Die Veränderung der Frequenz erfolgt dann durch Änderung der Schalterstellungen des 8fach Dip.Schalters gemäß Einstelltabelle, die als lose Blattsammlung im Lieferumfang enthalten ist.
Weiterhin sollte bei einer Frequenzänderung auch die Einstellung der Antennenanpassung gemäß beiliegender Tabelle geändert werden.

Das HF-Ausgangssignal het eine klirrarme Sinusform mit einer Spitz-Spitze Ausgangsspannung von ca.5,5V. Das reicht für die meisten Anwendungen.
Die HF-Ausgangsspannung führt unabhängig von Länge und Lage der Sende-Wurfantenne zu einem leisen Brummen (100Hz) im MW-Empfangsradio.
Testweise Speisung des Geräts aus einem Labornetzteil (22V=) beseitigte die Störung.

Schlussbetrachtung

Der Minisender "Converter 5:1" ist klein, handlich und durch seinen integrierten UKW-Empfänger als Programmquelle sowie dei beiden, festinstallierten Wurfantennen einfach zu handhaben und sofort betriebsbereit - das macht Spaß!
Leider ist kein Display für die UKW-Senderwahl vorgeleistet.

Weiter Anwendungen, wie beispielsweise die Einspeisemöglichkeit eigener Programmquellen sind möglich.

Eine Veränderung der Sendefrequenz - einschließlich Antennen-Anpassung mittels Schalter und Tabellen - ist etwas umständlich, macht das Gerät aber flexibel. So kann z.B. bei Verwendung mehrerer Geräte einfach ein kleines MW-Sender-Netz mit (bis zu 5) verschiedenen UKW-Programmen aufgebaut werden.

Ein leises Netzbrummer schmälert die Empfangsqualität etwas
Das beiliegende "User Manual" (in Englisch) besteht, etwas lieblos, aus einer losen Blattsammlung mit teilweise kryptischen Beschreibungsanteilen.

Ein weiterer Wehrmutstropfen ist wohl der Preis. Er wird auf der Modellseite des RMorg mit 120 EURO veranschlagt. Dazu müssen aber noch Versandkosten aus Portugal einbezogen werden - nach Deutschland ca. 15 EURO.