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Unser kleiner (50 Milliwatt) UKW Stereo-Sender

Fangen wir also ganz klein an - mit einem 50 Milliwatt Sender auf dem Labortisch bei uns in Wiesbaden.

Was um 1939/45 noch mit dem Tode bestraft wurde, brachte in den 1950er Jahren (nur) noch Gefängnis ein.

In den 1970er Jahren gab es immer noch hohe Geldstrafen und ab etwa 2010 muß man schon ganz schön mit vielen vielen hunderten von Watt an Leistung und einer großen Antenne klotzen, um irgend jemanden ernsthaft zu stören bzw. aufzuwecken.

Also dieser UKW-Sender hat eine Reichweite von vielleicht maximal 100 Metern. Und das reicht für uns völlig aus, denn der zu prüfende UKW-Empfänger steht fast neben dran.
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Wie wird solch ein Sender "gefüttert" ?

Der Sender braucht Strom, ganz klar, und er braucht ein Audio-Signal. Und das Ergebnis geht dann an die Sendeantenne, sogar ein Stückchen Draht in der richtigen Länge reicht da aus.

Hier kommt das Schaltbild unseres kleinen Senders zum Verstehen :


Es steht auf dem obigen Bild drauf. Die Versorgungs- spannung liegt zwischen 10 und 12 Volt Gleichspannung und er braucht 2 mal (Stereo) die sogenannten maximal 0dB Audio-Pegel an den beiden (Musik-) Eingängen. Der eigentliche UKW Sender liegt rund um den roten Kreis herum und (unser Mini-Sender) hat gerade mal 2 Transistoren. In dem roten Kreis befindet sich ein kleiner Drehkondensator, mit dem die Sendefrequenz von 88 MHz bis ca. 108 MHz recht grob stufenlos und analog eingestellt werden kann. Besonders befriedigend ist das nicht.

Mit den drei ICs im unteren Teil der Schaltung
wird das Stereo-Eingangssignal codiert, der Stereo-Pilotton erzeugt und das alles dem eigentlichen "Sender" zugeleitet. Wie das alles im Einzelnen funktioniert, steht im Bereich Stereo 1963. Und wie die Schaltung im Einzelnen funktioniert, ist zum Verständnis nicht besonders wichtig.

Was ist denn nun für das Senden auf UKW wichtig ?

Wir wollen bei uns im Labor ja messen, ob ein UKW Stereo-Empfangsteil korrekt und sauber funktioniert. Dazu müssen wir saubere (klirrarme) Sinustöne von 40 bis 15.000 Hz einspeisen können. Und am Ende muß der UKW-Empfänger uns diese Sinustöne in der gleichen Qualität und vor allem mit etwa dem gleichen Pegel abliefern.

Per Definition des IRT (Institut für Rundfunktechnik) werden bei UKW nur Audio-Frequenzen (Sprache oder Musik) von 40 Hz bis 15 KHz übertragen, also vom Sender verarbeitet und abgestrahlt. Es nutzt daher nichts, wenn ich erheblich tiefere oder erheblich höhere Frequenzen einspeise, der Sender kann es (bzw. darf es) gar nicht.

Hier mal die Spezifikation unseres analogen Labor-Senders :

Der Sender möchte also gerne die 0,775 Volt als Audio-Eingangsspannung sehen (angeliefert bekommen) und dabei überträgt er die maximale Bandbreite von 30 bis 15.000 Hz mit einer Toleranz von +/- 0,5 dB. Das läßt sich doch hören.

Auch der Klirrfaktor ist für einen Meßsender dieser simplen Art mit 0,5% akzeptabel. Die Übersprechdämpfung soll 35 dB betragen und der Rauschabstand besser als 60dB sein.

Damit läßt sich bereits richtiges Hifi in Stereo machen (senden).
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Das Ergebnis sollte ein sauberer UKW-Empfang sein - in Stereo

Sende ich also in Stereo mit 2 Kanälen und 1.000 Hz und 0,77V Eingangsspannung, die unser Frequenz- generator bei seiner 0dBm Stellung herausschickt, sollten am UKW Empfänger, sofern er diese (Spannungs-) Norm unterstützt, auch wieder der "Nenn-Pegel" von 0,77V heraus kommen.

Die Amerikaner und Japaner machen das auch so, die liefern dann etwa 0,77Volt ab, bei Grundig (und den anderen Deutschen) sind es aber nur ca. 200 bis 500mV Nenn- oder Normpegel an der Ausgangs-Buchse zum Vorverstärker.

Und jetzt kommt Radio Eriwan, . . . nämlich : wenn .....

Im Prinzip funktioniert es, nur, unser (offen auf dem Tisch stehender) Sender strahlt seine 103 MHz direkt in alle unsere Meßgeräte und in den nebenstehenden Empfänger und natürlich auch in die Meßleitungen unseres Oszilliskops ein. Damit messen wir natürlich lauter "Mist". Denn die 103 MHz Frequenz auf der Leitung vom Tuner zum Vorverstärker kann Unheil hervorrufen.

Der Sender muß in ein elektrisch abschirmendes Stahlblech- bzw. Metallgehäuse eingebaut werden und die Antenne muß per Koaxialkabel (Antennenkabel) etwas weiter weg sein. - Das also ist die nächste Aufgabe.
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Ein zweiter UKW Laborsender mit stabiler PLL Frequenz

Der komplette UKW Sender
Der UKW Sender-Chip
die erste Messung

Unser erster Sender ist weit über 20 Jahre alt und hat ein paar gute und ein paar miserable Eigenschaften. Miserabel ist die Frequenzgenauigkeit und Stabilität der Sendefrequenz. Doch da gibt es preiswerte Abhilfe - aus China.

Unser zweiter UKW Test-Sender hat jetzt eine digitale Frequenzaufbereitung mit 4stelligem Display und einer PLL Steuerung. PLL steht für "Phase Lock Loop". Das PLL System sorgt für eine stabile - per Tasten eingestellte - Frequenz. Stellen wir also den Sender auf 92.5 MHz ein, so wird das ziemlich genau über Stunden stimmen. Mehr wollen wir auch gar nicht erreichen, als eine simple Kontrolle, ob unser zu prüfender UKW-Empfänger einigermaßen genau eingestellt ist.

Dazu braucht man heute keinen ehemals teuren Meßsender mehr, der als 40 Jahre alter technologischer Uropa in ebay zu völlig irren 400 Euro gehandelt wird. Man muß es eben nur wissen, was da Neues auf dem Markt ist.

Unser neuer Sender wird noch modifiziert, denn von den propagierten 5 Watt kommen nur echte 1,5 Watt an der Blindlast raus - doch wir wollen ja eigentlich nur kleine 50 mW Sendeleistung haben.
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Und wie funktioniert ein richtiger großer UKW Sender ?

Eine Senderöhre aus 1960/63 für einen 1,5 Kilowatt UKW Stereo-Sender (SFB)

Ähnlich wie bei den Funkamateuren, die ja (offiziell sind es 750 W PEP = Peak Envelope Power) auch nur begrenzte Sendeleistungen erzeugen dürfen, hängt man hinten an den Antennenausgang (unseres Minisenders) einen dicken Booster-Verstärker oder Kraftverstärker mit vielleicht 10 Watt oder 100 Watt oder gar 1 KW bis zu 100 Kilowatt Sendeleistung dran (sofern die Haussicherung das überhaupt verträgt) - und dann kommen (kämen) wir mit unserem Sender auch bis zu Ihnen nach Hause, sollten Sie in der näheren Umgebung von Wiesbaden wohnen.

Da aber die Stromkosten ins Unermessliche steigen, ist von dieser Lösung abzuraten. Und bei uns in Rhein-Main wäre die Truppe von der Flugsicherung vom Flughafen Frankfurt ganz schnell vor der Tür und würde den Spaß - natürlich kostenpflichtig - im Keim ersticken. Damit bleibt es bei der theoretischen Möglichkeit.

Und so senden wir auch nur (temporär) mit 50 Milliwatt in ein paar Metern Umkreis. Das reicht für unsere Meß-Zwecke völlig aus.
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Übrigens, diese Sendröhre hat uns Professor Schwarze geschenkt, der 1963 das für uns neue UKW-Stereoverfahren auf der Funkausstellung einführen sollte/mußte.
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