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| URL: http://homepages.internet.lu/absolute3d/ |
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HF-Oszillatoren Schaltungstechniken in der Hochfrequenz copyright 2002: Claude Jacobs
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| INDEX |
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Siehe auch: Elektronische Oszillator-Schaltungen Regenerativ-Empfänger (Pendler) |
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Das Layout: |
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Einige wichtige Grundprinzipien: |
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Die Stromversorgung: |
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Schwingkreisoszillatoren werden grundsätzlich mit einer stabilisierten Spannung betrieben, da Schwankungen in der Versorgungsspannung unvermeidlich eine Arbeitspunktverlagerung des Transistors und damit Verzerrungs-, Amplituden- und Belastungsveränderungen, und dementsprechend auch Frequenzabweichungen hervorrufen. Die Zuleitung erfolgt über eine Drossel (L2 in Abb.1) und einen Kondensator (C4), beide sehr nahe am Oszillatorgehäuse angebracht. Sie unterdrücken die hier austretenden Frequenzen, damit diese nicht in das Netzteil oder andere Schaltungselemente übertragen werden. Der Oszillator selbst kann für einen möglichst hohen Strom ausgelegt werden. Dadurch ist die Schaltung gegen Blindinduktionen und -kapazitäten weitaus stabiler. Die Grenze bildet jedoch die Temperaturentwicklung, die einen sehr hohen Einfluß auf die Bauteiltoleranzen hat. |
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Abkopplung der Hochfrequenzelemente: |
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Alle Bauteile, die keine Schwingungen benötigen, müssen unbedingt durch Kondensatoren oder Drosseln von den schwingenden Elementen getrennt werden, damit nicht noch mehr Teile ihre unberechenbaren Faktoren hinzufügen. Die in Abb.1 eingezeichneten Dioden, die nur zur stabilen Vorspannungserzeugung dienen, werden in diesem Beispiel hochfrequenzmässig mit C5 (und C6) von dem HF-führenden R1 abgetrennt. Ebenso trennt C4 und L2 den HF-Teil vom Spannungsregler. Als Grundsatz dient: Je weniger Bauteile HF-behaftet sind, desto kontrollierter (und stabiler) arbeitet der Oszillator. |
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Um eine möglichst hohe Frequenz- und Amplitudenstabilität des Oszillators zu gewährleisten wird eine weitere Verstärkerstufe nachgeschaltet. Fälschlicherweise werden in manchen Dokumenten oft Schaltungen beschrieben, bei denen die Antenne direkt am Oszillatorkreis ankoppelt. Die Freude über ein endlich erzeugtes Signal täuscht meist über die damit verlorene Frequenz- und Amplitudenstabilität der Schaltung hinweg. Es ist offensichtlich, daß eine derart angebrachte Antenne genau den kritischsten Punkt des Oszillators nach außen führt: den Schwingkreis. Außerdem erzeugen Oszillatoren keine reinen Sinuswellen, sondern meist komplexe, oberwellenreiche Schwingungen. Daher ist es unumgänglich, einen Resonanzverstärker nachzuschalten, der diese Verzerrungen senkt und das eigentliche Nutzsignal herausfiltert. Damit die Oszillatorschaltung von den nachfolgenden Stufen soweit wie möglich abgekoppelt ist, wird er meist gesondert in ein eigenes abschirmende geerdete Metallgehäuse eingebaut. Jede Leitung -die HF-Anzapfung ausgenommen- kann direkt an ihrer Durchführungsbohrung über einen 1nF Kondensator mit dem Gehäuse verbunden werden (Durchführungs-Kondensatoren). Damit werden ebenfalls die im Inneren unvermeidlichen Übertragungen auf diese Leitungen an den Ausgängen wieder unterdrückt. Der Feldeffekttransistor hat gegenüber dem bipolaren Transistor den Vorteil, daß seine Kennlinie weichere Rundungen im unteren Schwellbereich aufweist. Dadurch entstehen bei Übersteuerung weniger starke Oberwellen, wodurch die Wirkung der im HF-Gehäuse vorliegenden Kapazitäten verringert wird. |
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Der Schwingkreis: |
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Der Schwingkreis bildet den sensibelsten Teil des Oszillators. Seine Dimensionierung bestimmt im Wesentlichen die Frequenzstabilität der Schaltung. Der Abstand der Spule von anderen Bauteilen sollte ungefähr einen halben cm betragen, damit die induzierten Magnetfelder nicht geschwächt oder unterbrochen werden können. Dabei ist ebenfalls zu beachten, dass die Platinenunterseite meist metallbeschichtet ist und dadurch ein zusätzliches Hindernis darstellt. Die Spule wird daher oft mit ihren verlängerten Anschlussfahnen regelrecht als Luftspule angebracht. Es ist ratsam, den Kondensator des Schwingkreises gleich mit in diese Luftschaltung einzubeziehen und somit den gesamten Schwingkreis von Störelementen zu entfernen. Auch auf die mechanische Stabilität ist besonders zu achten, da schon kleinste Vibrationen (insbesondere der Spulenwindungen) zu Frequenzänderungen führen. Bei fertigem Aufbau kann die Spule mit einem Tropfen Wachs stabilisiert werden.
In der Hochfrequenztechnik ist es nicht möglich, Induktivitäten und Kapazitäten genau zu berechnen, da der Einfluß des entgültigen Schaltungsaufbaus die Werte entscheidend verändern kann. Die Qualität eines Oszillators hängt schliesslich von vielen nachträglichen praktischen Experimenten und Änderungsversuchen ab. Ohne Spezial-Meßgeräte ist es jedoch höchst unwahrscheinlich, eine annähernd "saubere" und den gesetzlichen Vorschriften entsprechende Hochfrequenz zu erzeugen.
Die Stärke des benutzten Drahtes hat nur einen geringen Einfluß auf die Induktivität. Üblich
sind Stärken zwischen 0,5 und 1 mm.
Eine Annäherung an die induktiven Werte von Luftspulen kann wie folgt errechnet werden: |
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Die Rückkopplung: |
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Indirekte Beobachtungsmethoden: |
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Ob nun ein HF-Oszillator schwingt oder nicht merkt man am einfachsten, indem man den Strom in den Versorgungsleitungen mißt. Führt man nun (berührungslos) einen Metall- oder Ferritkern in die Schwingkreisspule ein, so tritt eine, durch die Frequenz- , Amplituden- und Belastungsveränderung der ganzen Schaltung hervorgerufe Stromänderung auf. Ist das nicht der Fall, dann waren auch keine Schwingungen vorhanden. Oft bemerkt man mit dieser Methode auch das "Abreißen" der Schwingungen durch eine plötzliche Stromsenkung. Mit einem regelbaren Netzteil kann man ebenfalls bei langsam steigender Versorgungsspannung eine plötzliche Stromsteigerung beim Einsetzen der Schwingungen erkennen. |
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copyright 2002: Claude Jacobs |
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Siehe auch: Elektronische Oszillator-Schaltungen Regenerativ-Empfänger (Pendler) |
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e-mail to:
cjacobs@internet.lu
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