Ugly Construction eines UKW-Oszillators
Der Selbstbau von Hochfrequenz-Schaltungen wird
oft zum Fiasko, wenn man nicht auf ein eindeutiges Massepotential und kurze
Verbindungen achtet. Oszillatoren schwingen dann nicht und was keinesfalls
schwingen darf, erzeugt wilde Schwingungen. Die hier beschriebene Methode
jedoch garantiert fast schon den Bastelerfolg bis hin in den 2m- und 70cm-
Bereich. Und das bei geringem Aufwand.
Ugly Construction - Was ist das?
Ugly Construction, ein Begriff, der sich in den USA etabliert hat, bedeutet
hässliche Konstruktion und steht für eine Aufbauweise, die
kürzeste Verbindungen und eindeutige Masseverhältnisse
ermöglicht. Schaltungen, die auf diese Weise aufgebaut wurden, sind
zwar keine Augenweide, besitzen dafür aber hervorragende
Hochfrequenz-Eigenschaften. Nachfolgendes Bild zeigt einen UKW-Oszillator,
der nach dieser Methode aufgebaut wurde.
Gerade bei Hochfrequenz-Schaltungen können die Eigeninduktivitäten
von kurzen Drahtstücken die Schaltungs-Eigenschaften radikal
verändern. Eine funktionierende Masseverbindung kann deshalb nicht durch
Verdrahten erlangt werden. Viel besser ist eine durchgehende Massefläche,
wie wir sie bei gewöhnlichen, kupferkaschierten Leiterplatten-Material
vorfinden.
Wie erzeugt man die
Lötstützpunkte?
Ein Problem sind bei dieser Aufbau-Mehtode die fehlenden
Lötstützpunkte. Behelfen kann man sich, indem man dafür hochohmige
Widerstände ab 1 etwa Mega-Ohm verwendet. Stromversorgungsleitungen
können mit Keramikkondensatoren mechanisch fixiert und gleichzeitig
abgeblockt werden. Liebhaber des Manhatten-Stils kleben kleine
Leiterplattenstücke auf die Massefläche. Erlaubt ist eigentlich
alles, was funktioniert.
Mikrofonie vermeiden
Wichtig ist, dass man für eine ausreichende mechanische Stabilität
sorgt. Andernfalls tritt der unangenhme Effekt der Mikrofonie auf. Werden
zum Beispiel die mechanischen Abmessungen einer Oszillatorspule durch Vibration
verändert, macht sich dies als Frequenzmodulation hörbar bemerkbar.
Der in der Abbildung gezeigte Draht hat sich als zu dünn erwiesen.
Lötstützpunktfräser im
Eigenbau
Nachfolgendes Bild zeigt einen Lötstützpunktfräser, den
man in wenigen Minuten aus einer abgesägten 6mm-Achse herstellen kann.
Sie muss aus Stahl sein. Aluminium ist zu weich.
Zuerst bohrt man in die Achse ein wenige mm tiefes Loch. Dann feilt man mit
einer Dreikant-Feile noch ein paar Zähne hinein und fertig ist der
Fräser. Bei hoher Drehzahl kann man mit einer Ständerbohrmaschine
die Lötstützpunke erzeugen. Gefräst werden kann je nach Bedarf
während der Aufbauphase, selbst wenn bereits Bauteile auf die
Massefläche gelötet wurden. Andere Methode: Man nimmt einen Holzbohrer
von10 mm Durchmesser und schlägt den störenden Mitteldorn mit einem
Hammerschlag ab.
Weitere Tipps zum Aufbau
Mit rostfreier Stahlwolle reinigen Sie bequem die Kupferoberfläche.
Abschirmungen realisieren Sie, wenn Sie Leiterplattenmaterial hochkant auf
die Massefläche löten. Spulen können auf der Rückseite
der Leiterplatte befestigt werden. Die Kupferfläche schirmt dann das
elektrische Feld ab. Alte Sardinenbüchsen finden als Abschirmbecher
Verwendung. Die Büchse wird mit 2 Schrauben einfach auf die Leiterplatte
gedrückt. Dazu werden die Schrauben durch Bohrlöcher im Boden der
Sardinenbüchse und der Leiterplatte geführt. Die Kupferfläche
der Ugly Construction dient dann als Deckel. Freitragende Spulen sollten
aus mindestens 0.9 mm dicken Kupferdraht bestehen, um Mikrofonie zu vermeiden.
Gehen Sie mit den Widerständen behutsam um und verbiegen Sie die
Anschlussdrähte vorsichtig. Kleine mechanische Defekte in
Kohleschichtwiderständen können Rauschquellen darstellen.
Für "Profis" scheinen einige Tipps skuril wirken oder gar an Pfusch
erinnern. Bedenken Sie aber, dass es sich hier um Versuchsaufbauten handelt
oder um Einzelanfertigen, die sich nicht nach den Erfordernissen einer
kostengünstigen und automatisierten Massenproduktion richten müssen.
Die Abmessungen der Spule
Die freitragende Spule hat einen Innendurchmesser von 7,5 mm, ist etwa 8
mm lang und hat etwa 5 Windungen. Die Lage der Anzapfung ergibt sich aus
dem Bild. Der Draht sollte mindestdens einen Durchmesser von 0,9 mm besitzen,
da sonst Mikrofonie auftritt.
Die Schaltung des UKW-Oszillators mit Pspice
simuliert
Bevor die Schaltung (siehe nachfolgende Abbildung) als Ugly Construction
aufgebaut wurde, ist sie mit Pspice simuliert worden. Dabei zeigte das
elektrische Verhalten des realen Aufbaus eine erstaunliche Übereinstimmung
zur Simulation. Dies spricht für Ugly Construction, denn in der hier
vorgenommen Simulation wurden die parasitären kapazitiven und induktiven
Einflüsse in keinster Weise berücksichtigt. Anmerkung: Rz in der
Simulation ist der Ersatzwiderstand für die Güte des Schwingkreises.
Ein Kopplungsfaktor von 0.25 entspricht in etwa einer Spulenanzapfung.
Nachfolgend das Simulationsprofil für die Transientenanalyse:
Simulationsprofil für den UKW-Oszillator, der bei etwa 100 MHz schwingt.
Step Ceiling - die maximale Rechenschrittweite - muss sehr klein gewählt
werden. Um den gesamten Einschwingvorgang beobachten zu können, endet
die Simulation erst nach 25 us. Die Folge der langen Simulationszeit
ist ein großes DAT-File, in der die von PSpice berechneten Werte
abgespeichert sind. Damit der Oszillator anschwingen kann, muss die
Arbeitspunktanalyse mit "Skip initial transient solution" abgeschaltet
sein.
Geeignet ist der kleine UKW-Oszillator als Prüfsender oder zur Speisung
eines Mischers. Man kann ihn mit einer Kapazitätsdiode ergänzen,
um die Frequenz abzustimmen.
Die Schaltung wurde mit Hilfe der CD-ROM "
E1 - Das interaktive Elektronikprogramm
- Berechnung und Simulation von Elektronikschaltungen" simuliert (
http://www.janson-soft.de ). Die CD-ROM enthält auch ein Programm
zur Spulenberechnung. Wer den Oszillator simulieren möchte, kann
die Schaltung als SCH-Datei hier herunterladen (ca.
2 kByte).
vy 73 de DH7UAF, Volker
Downloads:
Download des UKW-Oszillators als SCH-Datei für
die PSpice-Simulation (ca. 2 kByte) mit Schematics (Vers. 8.0)
Download des UKW-Oszillators als Capture-Projekt
für PSpice 9.x und 10.x (ca. 35 KByte)
Links zu DH7UAF:
Link zu Janson-Software
und E1 - Das interaktive Elektronikprogramm
Link
zu DH7UAF´s Homepage und seiner Hauptübersicht
Weitere Links zu Ugly Construction und anderen
Basteltipps:
Bilsing,
A., DL2LUX: Maßgeschneiderte Umhausungen für Eigenbauprojekte
aus Leiterplatten-Basismaterial
Gale, T., VE7BPO:
QRP HomeBuilder – Ugly Construction
Rawlings,
S., GW4ALG: An Ugly Construction Workbench
Hayward,
W., W7ZOI: Some Thougts on Breadboarding
Lythall,
H., SM0VPO: “Ugly” Construction
Kortge, J., K8IQY: K8IQY's
2N2 Homepage
Thulesius,
T., SM0JZT: Manhattan style Building by SM0JZT
Diese Seite wurde am 24.10.2004 aktualisiert.