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Verstärker

Die Oszillatorschaltungen bringen nur kleine Leistungen von einigen Milliwatts. Dies ist auch sinnvoll, damit sich die Anordnung nicht erwärmt und sauber schwingt. Zur Leistungssteigerung werden Verstärkerstufen nachgeschaltet.

Wer einen Sender plant, neigt dazu, sich an seiner Stereo-Anlage zu orientieren: "200 Watt müssen es schon sein."

Das Ausbreitungsverhalten von Hochfrequenzen ist aber weitaus günstiger als das von Schallwellen. Hochfrequenzen breiten sich wie Licht aus. Bei Sichtkontakt zwischen Antenne und Empfänger reichen kleinste Leistungen zur Übertragung aus: mit 1 Watt auf einem hohen Berg installiert, können ohne weiteres 100 km überwunden werden. Voraussetzung ist jedoch, daß keine Häuser, Bahnlinien oder Geländeunebenheiten die Sicht zum Emfänger behindern. In der Stadt ist dies jedoch leider immer der Fall. Für die Stadt kommt daher eine Leistung von 10 bis 50 Watt in Frage. Der Aufstellungsort und die Bauweise der Antenne spielt für die Reichweite eine maßgebliche Rolle. Siehe Antennenbau.

Bei hohen Leistungen muß man sich aber klar machen, daß auch eine starke Stromversorgung nötig ist (z.B. schwere Batterien). Für 50 Watt Hochfrequenz kann man (bei einem Wirkungsgrad von 50%) mit einer elektrischen Leistung von 100 Watt rechnen. D.h. bei 12 Volt sind dies 8,3A (P=U*I). Nachfolgende Schaltung zeigt einen Kleinsender mit Quarzoszillator und Treiberstufe:

Der Oszillator betreibt den Schwingquarz auf seiner Grundschwingung 48 MHz. Der (für dieses Kapitel interessierende) Verstärker beginnt mit dem 400 pf-Kondensator oben in der Mitte. Der Eingangs-Parallelschwingkreis sorgt dafür, daß nur die gewünschte Frequenz 96MHz hineingelassen wird. Der 12 pF-Drehkondensator dient zur Einkopplung des Signals. Eine zu starke Einkopplung kann zu Verzerrungen oder zum Abriß der Schwingung führen, eine zu schwache nutzt nicht die gesamte Verstärkerleistung aus. Am Ausgang des Verstärkers sitzt wieder ein Parallelschwingkreis, der auf die Sendefrequenz abgestimmt ist. In der Praxis werden die Drehkos, von vorne beginnend, solange abgestimmt, bis die maximale HF-Ausgangsleistung erreicht ist. Siehe dazu Abgleich des Senders. Die Treiberstufe hier hat eine Leistung von 0,5 Watt, die vom Transistortyp abhängen. Die gleichen Stufen können auch mehrfach hintereinander geschaltet werden (jeweils ab den 400 pF-Kondensatoren). Statt des eingesetzten Transistors 2N4427 kann auch ein anderer HF-Typ verwendet werden.

Jede Verstärkerstufe verzehnfacht dabei etwa die Leistung. Um obige Schaltung auf 1 Watt hochzubringen können auch 2 Transistoren des gleichen Typs 2N4427 parallelgeschaltet werden. Etwas knifflig an der Schaltung ist, daß der Treibertransistor nicht vor Überstrom geschützt ist: wird das Eingangssignal zu groß, brennt er durch. Um dies (auf Kosten der Leistung) zu verhindern, kann in die Emitterleitung (mit dem Pfeil) zur Gegenkopplung ein 10 Ohm-Widerstand parallel mit einem 10nF-Kondensator eingebaut werden (vgl. dazu die Endverstärkerschaltung unten).

Endverstärker

Die weiteren Verstärkerstufe sehen alle recht ähnlich aus, nur die Transistoren ändern sich. Insbesondere ist bei höheren Leistungen auf die Kühlung der Transistoren zu achten. Die Endstufentransistoren sind mit dicken Kühlkörpern zu versehen, damit sie nicht durchbrennen. Leider sind die HF-Leistungstransistoren ziemlich teuer, weshalb die Versuch-und-Irrtum-Methode hier ungeeignet ist.

Um sich aber eine Vorstellung von der Kühlkörpergröße zu machen, lohnt sich hier der Blick in die heimische Stereoanlage. Für die 0,5 Watt oben reicht ein aufsteckbarer Stern-Kühlkörper. Für den 7,5 Watt-Transistor unten gibt es aufschraubbare Ringscheiben-Kühlkörper (?). Ab 20 Watt ist ein Rippen-Kühlkörper angemessen, der an der Gehäuseaußenseite angebracht. Zwischen Kühlkörper und Transistor wird eine dünne Schicht Wärmeleitpaste aufgetragen.

Wenn die Kühlfläche der Transistors eine Spannung führt (z.B. weil es der nicht auf Gehäuspotential liegende Emitter ist), wird sie vom Kühlkörper durch ein entsprechendes Isolierscheibchen ferngehalten.

L1: 2Wdg, 1,5mm CuAg, D=10mm; L2: 5Wdg, 1,5mm CuAg, D=12mm; L3: 23Wdg, 0,7mm CuLack, D=6mm; Dr: Z=700Ohm d.h. ca 1,1uH

Die Versorgungsspannung (hier: 24V !) wird über eine Spule L3 dem Transistorkollektor zugeführt. L3 ist dabei, wie wir auch schon an der hohen Windungszahl sehen, keine Schwingkreisspule, sondern eine Drossel. Sie soll verhindern, daß Hochfrequenz zur Stromversorgung hin abfließt. Die vergleichsweise hohe Induktivität wirkt für die HF als Sperrwiderstand, wogegen die +24V Gleichspannung ungehindert durchfließen. (In der vorigen Schaltung hatten die Drosseln Dr.1 und Dr.3 die gleich Aufgabe.)

Was noch auffällt, ist die Abschirmung direkt nach dem Transistorkollektor. Sie soll verhindern, daß das Magnetfeld, das an der Spule L2 aufgebaut wird, auf den Transistoreingang und auf L1 zurückwirkt. Dies würde zu einem unkontrollierten Schwingen der Endstufe führen, zu einer unerwünschten Rückkopplung also. Das Problem wird auch dadurch gemildert, daß L1 und L2 senkrecht zueinander angeordet werden und die Feldlinienvon L2 damit in L1 keinen Strom induzieren können. Der ganze Endverstärker muß in ein Gehäuse eingebaut werden, das insbesondere gegenüber dem Oszillator HF-dicht ist. Siehe auch Mechanischer Aufbau.

Als weiteren Verstärker stellen wir noch einen 5 Watt Verstärker vor, der aus dem Buch "Frequenzbesetzer" vom Network Medienkooperative Freies Radio Münster, Rowohlt 1983 stammt. Dort ist er Teil eines 5 Watt Senders mit Platinen-Layout und ausführlicher Bauanleitung. An dem Verstärker gibt es nichts außergewöhnliches (verglichen mit obigen), außer daß die Bauteile leicht zu beschaffen sind: den Endstufentransistor MRF237 gibt es für 15,- DM, den 2N3866 für 3,65 DM bei Conrad-Elektronic Hirschau.

L1: 6Wdg., 0,2mm CuLack mit L2: 2Wdg., 0,2mm CuLack auf gemeinsamer Ferritperle: D=3,5 x L=5mm; L3: 7Wdg., 1mm CuAg, D=6mm; L4=L5=L6: 3Wdg., 1mm CuAg, D=6mm; Dr.1: Ferritperle 3,5x5mm über den Anschlußdraht des Widerstands; Dr.2=Dr.3=Dr.4: Breitbanddrossel 2,5Wdg.