HF-Auskopplungsschaltung (einfach)

Anwendung:
Zur Auskopplung eines gesendeten HF-Signal mit kleiner Leistung, benötigt man eine so genannte Auskoppelschaltung. Diese soll gefahrlos ein Messsignal für diverse Untersuchungen, wie bspw. zur Parametrierung des Sprachkompressors, abzweigen können.

Schaltung:
Bild 2 zeigt, wie um den isolierten Draht des „heißen Endes“ am Antennenausgang werden einige Windungen eines normalen Schaltdrahtes gewickelt. Die Masse wird direkt zur Antenne (oder Kunstantenne) durchgeschleift. Details zum Aufbau der Schaltung und Alternativen zeigt das Buch:

HF-Messungen für den Funkamateur, Teil 1, Hans Nussbaum, vth-Verlag

Messaufbau:
Bild 1 zeigt, wie an den Antennenausgang des Transceivers die einfache Auskopplung über die Spule erfolgt. Im Labor wird anstatt der Antenne ein Dummy Load (dt. Kunstantenne) eingesetzt, siehe Bild 3. Im vorliegenden Aufbau besitzt die Dummy Load ebenfalls eine Auskopplung mit 27-dB Leistungsdämpfung. An einem Oszilloskop werden die Signale an beiden Messausgängen miteinander verglichen.

Bild 1: Messaufbau zur einfachen HF-Auskopplung

Experiment 1:
Verglichen werden zwei Varianten einer Auskopplung für ein sinusförmiges Trägersignal hinter dem Antennenausgang eines Transceivers. In der ersten Variante wird das Signal hinter einer 27-dB Leistungsdämpfung am Messausgang einer Kunstantenne abgenommen. In der zweiten Variante an der einfachen Auskopplungsschaltung. Der simusförmige Träger wird in der Betriebsart RTTY mit Frequenz 3.6 MHz erzeugt.

Bild 4 zeigt das Ergebnis dieses Vergleichs am Oszilloskop. Auf Kanal 1 liegt der Messausgang der Dummy Load an welcher der Träger auf eine Spannung von 3 Vss gedämpft wird. Zum Vergleich zeigt Kanal 2 den Ausgang an der Spule. Die Spannung beträgt hier 1.4 Vss und das Signal ist um 90 Grad phasenverschoben. Es eilt dem „originalen“ Träger nach.

Die Induktivität der Spule beträgt schätzungsweise L = 0.1 uH (micro Henry). Dies berechnet sich aus der Formel

L = (u₀ _*u_r _*A _*N²) / d [Induktivität in Henry]

Hierbei sind u₀ die magnetische Feldkonstante (siehe Formelsammlung), die Permeabilitätszahl u_r = 1, die Fläche der Spule A = 2E-5 m², die Anzahl Windungen N = 15 und die Länge der Spule d = 0.05 m.

Experiment 2:
Verifiziert werden soll die Funktion und das Verhalten der Auskopplungsschaltung für verschiedene Frequenzbereiche im Kurzwellenbereich.
Bild 4 zeigt nun den Vergleich der Auskopplung für die Frequenzen 3.6 MHz (80m Band) und 14 MHz (20m Band). Während das Signal hinter der Dummy Load (siehe Kanal 1) in der Amplitude unverändert bleibt (Messbereich wurde in Bild 5 von 1V/div auf 2V/div geändert) ist die Amplitude des Signals an der Spule von 1.4 Vss auf 5 Vss gestiegen. Die Phasenverschiebung beträgt nun 180 Grad. Für f = 28 MHz beträgt die Amplitude an der Spule 15 Vss.

Experiment 3:
Einen ersten Versuch zur Darstellung von Sprachmodulation auf dem Oszilloskop zeigt Bild 6. Zu beachten ist, dass die Zeitbasis am Oszilloskop auf einen dem Frequenzbereich für Sprache passenden Wert einzustellen ist (hier 2 ms/div).

Fazit:
Vorteil der einfachen Auskoppelschaltung ist die galvanische Trennung zwischen Sende- und Messsignal.
Nachteil ist die Frequenzabhängigkeit der Amplitude.

Offene Punkte:
(+) Kläre den formellen Zusammenhang zwischen der Theorie des Stromtransformators, welche für die einfache Auskopplung anzuwenden ist, und den Messwerten.
(+) Beim Stauchen (a) bzw. Auseinanderziehen (b) der Spule variiert in Experiment 1 die Spannung an den Enden der Spule zwischen den Werten 1 Vss (Fall a) bis 2 Vss (Fall b). Die läst sich mit der veränderten Induktivität erklären, aber warum nimmt die Spannung zu, wenn die Induktivität geringer wird?

Weitere Bilder:

Einfache HF-Auskopplung zwischen Transceiver und Antenne

Bild 2: Einfache HF-Auskopplung zwischen Transceiver und Antenne

Bild 3: oder an Dummy Load (b)

Bild 4: Trägersignal mit 3.6 MHz hinter Dummy Load (CH1) oder Spule (CH2).

Bild 5: wie Bild 4, aber für 28 MHz.

Bild 6: Anzeige der Sprachmodulation mit Hilfe der einfachen Auskoppelung.

Von dl1go am 17.12.2010 - 18:13 | Amateurfunk | Messgeräte | Selbstbau