Grundlegende Schaltungen

Schwingkreis I

  • Kondensatoren und Spulen haben frequenzabhängige Widerstände
  • Damit sind passive Filterschaltungen möglich, um nur bestimmte Frequenzen passieren zu lassen

Zur Erinnerung

  • Kondensator blockiert niedrige Frequenzen und lässt hohe Frequenzen durch
  • Spule blockiert hohe Frequenzen und lässt niedrige Frequenzen durch

Hochpass

  • Bei niedrigen Frequenzen hat der Kondensator einen sehr hohen Widerstand
  • Schaltung wirkt wie ein frequenzabhängiger Spannungsteiler
  • UA ist dadurch sehr klein
ED202: Wie wird die dargestellte Filtercharakteristik bezeichnet?

A: Bandsperre

B: Bandpass

C: Tiefpass

D: Hochpass

ED211: Was stellt die folgende Schaltung dar?

A: Hochpass

B: Sperrkreis

C: Tiefpass

D: Bandpass

ED212: Was stellt die folgende Schaltung dar?

A: Sperrkreis

B: Tiefpass

C: Hochpass

D: Bandpass

ED213: Welche Schaltung stellt ein Hochpassfilter dar?
A:
B:
C:
D:

Tiefpass

  • Bei niedrigen Frequenzen hat der Kondensator einen sehr hohen Widerstand
  • Schaltung wirkt wie ein frequenzabhängiger Spannungsteiler
  • UA ist dadurch sehr groß
ED201: Wie wird die dargestellte Filtercharakteristik bezeichnet?

A: Hochpass

B: Tiefpass

C: Bandpass

D: Bandsperre

ED208: Was stellt die folgende Schaltung dar?

A: Sperrkreis

B: Hochpass

C: Tiefpass

D: Bandpass

ED209: Was stellt die folgende Schaltung dar?

A: Bandpass

B: Hochpass

C: Tiefpass

D: Sperrkreis

ED210: Welche Schaltung könnte für die Tiefpassfilterung in einem Mikrofonverstärker eingesetzt werden?
A:
B:
C:
D:

Serienschwingkreis

  • Es gibt eine Resonanzfrequenz, bei der der Wechselstromwiderstand (Impedanz) sehr gering ist
  • Bandpass, Saugkreis (eine Frequenz wird rausgesaugt)

Oszillatoren

  • Oszillatoren erzeugen eine Wechselspannung
  • Es gibt verschiedene Methoden

LC-Oszillator

  • Schwingungserzeugung mit Spule und Kondensator als Schwingkreis
  • Ein aufgeladener Kondensator entlädt sich an der Spule
  • Eine aufgeladene Spule entlädt sich am Kondensator
  • Je nach Wert der Bauteile in einer bestimmten Frequenz
ED501: Was ist ein LC-Oszillator? Es ist ein Schwingungserzeuger, wobei die Frequenz ...

A: durch einen hochstabilen Quarz bestimmt wird.

B: von einer Spule und einem Kondensator als Schwingkreis bestimmt wird.

C: mittels LC-Tiefpass gefiltert wird.

D: mittels LC-Hochpass gefiltert wird.

Temperaturstabilität

  • Die passiven Bauelemente haben bei veränderlicher Temperatur unterschiedliche Werte
ED502: Wie verhält sich die Frequenz eines LC-Oszillators, wenn bei zunehmender Temperatur die Kapazität des Kondensators größer wird?

A: Die Frequenz wird niedriger.

B: Die Schwingungen reißen sofort ab.

C: Die Frequenz wird höher.

D: Die Frequenz bleibt stabil.

ED503: Wie verhält sich die Frequenz eines LC-Oszillators, wenn bei zunehmender Temperatur die Kapazität des Kondensators kleiner wird?

A: Die Schwingungen reißen sofort ab.

B: Die Frequenz wird höher.

C: Die Frequenz wird niedriger.

D: Die Frequenz bleibt stabil.

ED504: Wie verhält sich die Frequenz eines LC-Oszillators, wenn bei zunehmender Temperatur die Induktivität der Spule größer wird?

A: Die Frequenz wird höher.

B: Die Frequenz bleibt stabil.

C: Die Frequenz wird niedriger.

D: Die Schwingungen reißen sofort ab.

ED505: Wie verhält sich die Frequenz eines LC-Oszillators, wenn bei zunehmender Temperatur die Induktivität der Spule kleiner wird?

A: Die Frequenz wird niedriger.

B: Die Frequenz wird höher.

C: Die Frequenz bleibt stabil.

D: Die Schwingungen reißen sofort ab.

EF304: Der VFO eines Senders ist schwankenden Temperaturen unterworfen. Welche wesentliche Auswirkung könnte dies haben?

A: Die Frequenz des Oszillators springt schnell zwischen verschiedenen Werten.

B: Die Frequenz des Oszillators ändert sich langsam.

C: Die Amplitude des Oszillators springt schnell zwischen verschiedenen Werten.

D: Die Amplitude der Oszillatorfrequenz schwankt langsam.

Quarz-Oszillator

  • Schwingungserzeugung mit Quarz (Siliziumdioxid SiO2)
  • Umgekehrter Piezoelektrischer Effekt an einem Quarzkristall
  • Quarz wird mit einem (schlechten) LC-Oszillator zum stabilen Schwingen angeregt
  • Bessere Frequenzstabilität
ED506: Bei einem Quarz-Oszillator handelt es sich um einen Schwingungserzeuger, bei dem die Frequenz ...

A: mittels Quarz-Hochpass gefiltert wird.

B: mittels Quarz-Tiefpass gefiltert wird.

C: durch einen Quarz bestimmt wird.

D: durch einen Quarz verstärkt wird.

ED507: Der Vorteil von Quarzoszillatoren gegenüber LC-Oszillatoren liegt darin, dass sie ...

A: keine Oberschwingungen erzeugen.

B: eine bessere Frequenzstabilität aufweisen.

C: eine breitere Resonanzkurve haben.

D: einen größeren Abstimmbereich aufweisen.

Abstrahlung

  • Vermeiden
  • Abschirmung durch Metallgehäuse
EF207: Wie sollte ein Oszillator aufgebaut werden, um unerwünschte Abstrahlungen zu vermeiden?

A: Er sollte niederohmig HF-entkoppelt sein.

B: Die Speisespannung sollte ungesiebt sein.

C: Er sollte durch ein Metallgehäuse abgeschirmt werden.

D: Er sollte nicht abgeschirmt werden.

Frequenzvervielfacher I

  • Ein Oszillator schwingt nur auf einer Frequenz
  • Um eine höhere Frequenz zu erhalten, kann diese ganzzahlig vervielfacht werden
  • Rechts unten im Blockschaltbild ist der Multiplikator
EF301: Auf welcher Frequenz muss der Quarzoszillator schwingen, damit nach dem Blockschaltbild von der PA die Frequenz 145,200 MHz verstärkt wird?

A: 36,3 MHz

B: 12,1 MHz

C: 18,15 MHz

D: 24,2 MHz

EF302: Am Ausgang a dieser Frequenzaufbereitung wird eine Frequenz von 21,360 MHz gemessen. Welche Frequenz hat der VFO?

A: 3,560 MHz

B: 4,272 MHz

C: 5,340 MHz

D: 7,120 MHz

EF303: Das Blockschaltbild stellt die Frequenzaufbereitung eines Mehrbandsenders dar. Welche Frequenz entsteht am Ausgang a, wenn der VFO auf 3,51 MHz eingestellt ist?

A: 7,02 MHz

B: 21,06 MHz

C: 14,04 MHz

D: 28,08 MHz

Mischer

  • Beim Mischen von zwei Eingangs-Frequenzen entstehen immer zwei Ausgangs-Frequenzen

$$\begin{equation}f_{A1} = f_{E1} + f_{E2}\end{equation}$$

$$\begin{equation}f_{A2} = |f_{E1} – f_{E2}|\end{equation}$$

EF201: Welche wesentlichen Ausgangsfrequenzen erzeugt die in der Abbildung dargestellte Stufe?

A: 10,7 MHz und 52,7 MHz

B: 21 MHz und 63,4 MHz

C: 42 MHz und 63,4 MHz

D: 21,4 MHz und 105,4 MHz

Lösungsweg

  • Gegeben: $f_{E1} = 21MHz$, $f_{E2} = 31,7MHz$
  • Lösung:

$$\begin{equation}\begin{split}f_{A1} &= 21MHz + 31,7MHz\\ &= 52,7MHz\end{split}\end{equation}$$

$$\begin{equation}\begin{split}f_{A2} &= |21MHz – 31,7MHz|\\ &= |-10,7MHz|\\ &= 10,7MHz\end{split}\end{equation}$$

EF202: Einem Mischer werden die Frequenzen 28 MHz und 38,7 MHz zugeführt. Welche Mischfrequenzen werden hauptsächlich erzeugt?

A: 45,3 MHz und 88,1 MHz

B: 56 MHz und 77,4 MHz

C: 17,3 MHz und 49,4 MHz

D: 10,7 MHz und 66,7 MHz

EF203: Welches sind die erwünschten Produkte, die bei der Mischung der Frequenzen 30 MHz und 39 MHz am Ausgang des Mischers entstehen?

A: 30 MHz und 39 MHz

B: 39 MHz und 69 MHz

C: 9 MHz und 69 MHz

D: 9 MHz und 39 MHz

EF204: Einem Mischer werden die Frequenzen 136 MHz und 145 MHz zugeführt. Welche Mischfrequenzen werden hauptsächlich erzeugt?

A: 118 MHz und 163 MHz

B: 9 MHz und 281 MHz

C: 127 MHz und 154 MHz

D: 272 MHz und 290 MHz

EF205: Welches sind die erwünschten Produkte, die bei der Mischung der Frequenzen 136 MHz und 145 MHz am Ausgang des Mischers entstehen?

A: 154 MHz und 281 MHz

B: 127 MHz und 154 MHz

C: 9 MHz und 281 MHz

D: 272 MHz und 290 MHz

Schirmung

  • In der Regel ist nur eine von den beiden Frequenzen erwünscht
  • Die unerwünschte Frequenz wird durch Filter beseitigt
  • Bis dahin sollte diese Frequenz nicht außerhalb der Mischerstufe zu detektieren sein
  • Deshalb wird die Mischerstufe vor Abstrahlungen gut geschirmt, z.B. mit einem Metallgehäuse
EF206: Wie sollte eine Mischstufe beschaffen sein, um unerwünschte Abstrahlungen zu vermeiden?

A: Sie sollte möglichst lose mit dem VFO gekoppelt sein.

B: Sie sollte gut abgeschirmt sein.

C: Sie sollte nicht geerdet werden.

D: Sie sollte niederfrequent entkoppelt werden.

Konverter und Transverter

Konverter

  • Signale auf einem Frequenzband werden in ein anderes Frequenzband umgesetzt
  • z.B. wird ein 2m-Signal im Empfang als ein 70cm-Signal ausgesendet
  • Signal wird nur in eine Richtung umgewandelt
  • Im Grunde ein einfacher Mischer
EF504: Was stellt die nachfolgende Schaltung dar?

A: Teile eines I/Q-Mischers für das 13 cm-Band

B: Einen 13 cm-Transverter zur Vorschaltung vor einen VHF-Empfänger

C: Einen 13 cm-Konverter für einen VHF-Sender

D: Einen 13 cm-Transverter zur Vorschaltung vor einen VHF-Sender

EF505: Warum soll der Lokaloszillator (XO) in einem Transverter für Satellitenbetrieb mit einer Uplinkfrequenz von 2,4 GHz temperaturstabilisiert oder durch ein höherwertiges Frequenznormal synchronisiert sein?

A: Da die Frequenz des Oszillators für die Sendefrequenz vervielfacht wird, vervielfacht sich auch die Abweichung, die für SSB-Betrieb zu groß wäre.

B: Da die Frequenz des Oszillators für die Sendefrequenz vervielfacht wird, nehmen die Nebenaussendungen mit zunehmender Frequenzabweichung zu.

C: Da die Frequenz des Oszillators für die Sendefrequenz heruntergemischt wird, verringert sich dadurch die Abweichung.

D: Da die Frequenz des Oszillators für die Sendefrequenz heruntergemischt wird, verringert sich bei zunehmender Frequenzabweichung der Modulationsgrad.

Transverter

  • Beim Transverter funktioniert die Umsetzung in beide Richtungen
  • Die Umsetzung erfolgt auch hier durch Mischung
EF501: Welche der nachfolgenden Antworten trifft für die Wirkungsweise eines Transverters zu? Ein Transverter setzt...

A: sowohl beim Senden als auch beim Empfangen z. B. ein frequenzmoduliertes Signal in ein amplitudenmoduliertes Signal um.

B: sowohl beim Senden als auch beim Empfangen z. B. ein 70 cm-Signal in das 10 m-Band um.

C: sowohl beim Senden als auch beim Empfangen z. B. ein DMR-Signal in ein D-Star-Signal um.

D: beim Empfangen z. B. ein 70 cm-Signal in das 10 m-Band und beim Senden das 10 m-Sendesignal auf das 70 cm-Band um.

EF502: Durch welchen Vorgang setzt ein Transverter einen Frequenzbereich in einen anderen um?

A: Durch Rückkopplung

B: Durch Vervielfachung

C: Durch Mischung

D: Durch Frequenzteilung

EF503: Was stellt folgendes Blockschaltbild dar?

A: Einen Transverter für das 2 m-Band

B: Einen Vorverstärker für das 10 m-Band

C: Einen Transceiver für das 10 m-Band

D: Einen Empfangskonverter für das 2 m-Band

Lösungsweg

Frequenz des Generators wird ver-3-facht: $38,666MHz \cdot 3 = 116MHz$

TX Weg

  • Die 28 bis 30 MHz vom TRX werden mit 116 MHz gemischt
  • Das Signal kann 80-90MHz oder 144 bis 146 MHz sein

RX Weg

  • Das Antennensignal wird mit 116 MHz gemischt und es kommen 28 bis 30 MHz raus
  • Das Antennensignal liegt somit u.a. bei 144 bis 146 MHz
  • → Es ist nur die Antwort mit 2 m und der Transverter richtig

Frequenzstabilität

  • Konverter und Transverter sollten mit frequenzstabilen Oszillatoren gebaut werden
  • Weicht die Frequenz ab, ist die Ausgangsfrequenz auch abweichend
  • Grafik aus vorheriger Frage
  • Aus 10 MHz werden 2,256 GHz, also 225,6 Vervielfachung
  • Statt 10 MHz erzeugt der Oszillator aufgrund eines Fehlers 10,01 MHz
  • 10,01 MHz × 225,6 = 2,258256 GHz
  • Mischer: 144 MHz + 2,258256 GHz = 2,402256 GHz → 2,256 MHz daneben

Verstärker

  • Mittels Transistoren lassen sich, abhängig von der Art der Schaltung, alle Arten von Signalen (Digital, NF oder HF) verstärken.
  • Dabei ist die Ausgangsleistung gegenüber der Eingangsleistung größer.
  • Es ist eine Spannungsquelle notwendig.
  • Wir haben im Kapitel Transistor schon gesehen, wie das funktioniert.
ED401: Was versteht man in der Elektronik unter Leistungsverstärkung?

A: Die Ausgangsleistung ist gleich der Eingangsleistung, obwohl keine Spannungsquelle notwendig ist.

B: Die Ausgangsleistung ist gegenüber der Eingangsleistung größer und dazu ist eine Spannungsquelle notwendig.

C: Die Ausgangsleistung ist gegenüber der Eingangsleistung größer, obwohl keine Spannungsquelle notwendig ist.

D: Die Ausgangsleistung ist gleich der Eingangsleistung, da eine Spannungsquelle notwendig ist.

ED403: Für welchen Zweck werden HF-Leistungsverstärker eingesetzt?

A: Anhebung des Sendesignals

B: Modulation des Sendesignals

C: Mischung des Sendesignals

D: Filterung des Sendesignals

  • Linearität bedeutet: Eine Verdoppelung des Eingangssignals muss zu einer Verdoppelung des Ausgangssignals führen
  • Linearitätsabweichungen sind unerwünscht, weil sie zu Frequenzen führen, die im Originalsignal nicht vorhanden sind.
  • Sie werden im NF-Bereich als Verzerrungen wahrgenommen und im HF-Bereich als Oberwellen
EF403: Wie ist die Ausgangsstufe eines SSB-Senders aufgebaut?

A: Als linearer Verstärker

B: Als nichtlinearer Verstärker

C: Als Begrenzerverstärker

D: Als Vervielfacher

  • NF-Verstärker finden im Amateurfunk zum Beispiel bei der Anhebung des Signals für eine Ausgabe im Lautsprecher Anwendung
ED402: Worum handelt es sich bei dieser Schaltung?

A: Tongenerator

B: HF-Verstärker

C: NF-Verstärker

D: ZF-Verstärker

  • Auch bei der Verstärkung des Mikrofonsignals findet man Verstärker
  • Verstärkung im Bereich von ca. 300 bis 3.000 Hz
  • Die Bandbreite liegt bei 2,7 kHz oder darunter
EF307: Welcher Frequenzgang ist am besten für den Mikrofonverstärker eines Sprechfunkgeräts geeignet?
A:
B:
C:
D:
EF308: Über welche Bandbreite sollte der in der Blockschaltung dargestellte NF-Verstärker für eine gute Sprachverständlichkeit mindestens verfügen?

A: ca. 12,5 kHz

B: ca. 1,0 kHz

C: ca. 2,5 kHz

D: ca. 6,0 kHz

  • Die Stromzufuhr eines Senders sollte neben Stabilität auch einen guten Schutz gegen HF-Einstrahlung haben
  • Damit verhindert man das Einströmen von Hochfrequenz in das Stromnetz
  • Mehr dazu im Abschnitt Unerwünschte Ausstrahlungen im Kapitel Sender
EF405: Wie sollte die Stromzufuhr in einem Sender beschaffen sein?

A: Sie sollte über das Leistungsverstärkergehäuse geführt werden.

B: Sie sollte möglichst hochohmig sein.

C: Sie sollte gegen HF-Einstrahlung gut entkoppelt sein.

D: Sie sollte mit möglichst wenig Kapazität gegen Masse ausgelegt werden.

Fragen?

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