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Lösungsweg: AD509

Frage: Was ermöglicht die abgebildete Schaltung?
1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild mit zwei horizontalen Leitern und mit Signalfluss von links nach rechts: Signalquelle, Verstärker „0,3 – 3,4 kHz“ im oberen horizontalen Leiter, zwei vertikale Abzweigungen zum unteren horizontalen Leiter mit zwei parallelen, entgegengesetzt eingezeichneten Dioden, parallel dazu ein variabler Widerstand, Verbindung vom Schleifkontakt zu einem Filter („3 kHz“); rechts zwei Anschlusspunkte „zum Oszillator“.

2) Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus mehreren, mit zwei horizontalen Leitern verbundenen Baugruppen. Ganz links befindet sich ein unbeschrifteter Kreis mit einem vertikalen Strich an der linken Seite (Signalquelle). Im oberen horizontalen Leiter folgt ein Block mit einem nach rechts zeigenden Dreieck (Verstärker), der mit „0,3 – 3,4 kHz“ beschriftet ist. Dahinter folgen zwei vertikale Abzweigungen zum unteren horizontalen Leiter mit zwei parallelen, entgegengesetzt eingezeichneten Dioden. Parallel dazu ist ein varaibler Widerstand eingezeichnet, dessen Schleifkontakt mit einem Filter, beschriftet mit „3 kHz“, verbunden ist. Die beiden horizontalen Leiter haben rechts jeweils einen Anschlusspunkt, der „zum Oszillator“ führt.
Lösung: Die Hubbegrenzung und Hubeinstellung bei FM-Funkgeräten

Vom Mikrofon wird ein Audiosignal erzeugt. Der Kasten mit dem Dreieck stellt einen Verstärker dar. Aufgrund der Angabe „$\qtyrange{0,3}{3,4}{\kilo\hertz}$“ ist ersichtlich, dass dieser Verstärker selektiv arbeitet, also quasi einen integrierten Bandpass hat, und nur den Frequenzbereich zwischen $\qty{300}{\hertz}$ und $\qty{3,4}{\kilo\hertz}$, also Audio, verstärkt.

Die beiden antiparallel geschalteten Dioden wirken als „harte“ Amplitudenbegrenzung für das Ausgangssignal des Verstärkers. Solange die Amplitude des Signals unterhalb der Flussspannung der jeweiligen Diode liegt, leitet die Diode nicht. Steigt die Amplitude des Signals aber über die Flussspannung der Diode, fängt diese ab Erreichen der Flussspannung an zu leiten und begrenzt damit den Signalpegel auf die Höhe der Flussspannung (bei einer Siliziumdiode wären das ca. $\qty{0,7}{\volt}$). Durch die beiden antiparallel geschalteten Dioden geschieht das für beide Halbwellen – die eine Diode beschneidet die positive Halbwelle, die andere Diode die negative Halbwelle.

Das Potentiometer wirkt als einstellbarer Spannungsteiler, d. h. damit kann die Amplitude des Audiosignals zwischen $\qty{0}{\volt}$ und dem Maximum, dass sich durch die Flussspannung der Dioden ergibt, eingestellt werden.

Der $\qty{3}{\kilo\hertz}$-Tiefpass ganz rechts filtert Frequenzanteile über $\qty{3}{\kilo\hertz}$ aus.

Die maßgebliche Bandbreite eines FM-Signals (die sogenannte „Carson-Bandbreite“) wird durch zwei Komponenten beeinflusst: durch den FM-Hub, der wiederum unmittelbar von der Amplitude des Audiosignals abhängt, und durch die höchste Frequenz im Audiosignal.

Da die zulässige Bandbreite eines Sendesignals gesetzlich beschränkt ist, muss sichergestellt sein, dass diese durch einen Sender nicht überschritten werden kann. Diese Schaltung begrenzt beide Komponenten:

  • die Dioden begrenzen die Amplitude des Audiosignals und damit auch den FM-Hub

  • der Tiefpassfilter begrenzt die höchste Frequenz im Signal

Die korrekte Antwort auf die Frage ist daher „Die Hubbegrenzung und Hubeinstellung bei FM-Funkgeräten“. Die Hubbegrenzung erfolgt durch die Dioden, die Hubeinstellung durch das Potentiometer.

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