30 Jahre HB9GT - USKA

Technik
Aktivantenne, Empfangsverstärker, integrierter
Abschwächer, Störinverter,
Taststufe, Phasenvergleich für nachgesteuerten
DCF-Quarz, PRN-Modulation
des DCF-Trägers
Die eigentliche Neuerung ist der 2-stufige
übersteuerungsfeste Geradeausverstärker,
dessen Eingangssignal von
einer ferngespeisten aktiven Ferritantenne
mit j-Fet BF245B herkommt.
Der Fet transformiert das Antennensignal
auf die Kabelimpedanz, die
Fernspeisung über ein billiges Phonokabel
bedingt lediglich einen abgesetzten
Drainwiderstand. Die Stufen
des RX sind bandfiltergekoppelt, nach
der ersten folgt Fusspunktkopplung,
während nach der zweiten Stufe Hochpunktkopplung
angewendet wird, die
bei höheren Pegeln die bessere Selektion
bringt. Der Fusspunktkopplung
ist ein Poti 250 Ω mit Schleifer
an Ub parallel geschaltet, damit
kann die Gesamtverstärkung des
RX bis auf Null abgesenkt werden.
Dieser Attenuator ist für die
Pegelung eines nachfolgenden
sogenannten Störinverters verantwortlich,
dessen Ausgangs-
Spannung eigentlich nach Minus
geht, aber bei näherer Betrachtung
der 3 Bauteile verständlich
wird. Zwei in Serie geschaltete Dioden
werden über einen Widerstand
nach Plus leitend gesteuert,
die Anoden liegen Richtung Ub.
Dieser Doppelweggleichrichter
oder auch Delon-Verdoppler lässt
nur negative Signalanteile des DCF
durch, die positive Halbwelle wird
gesperrt. Das Fusspunkt-C des vorgeschalteten
Sekundärbandfilters lädt
sich auf den Spitzenwert der negativen
DCF-Halb-welle auf und geht auf
negatives Potential, was mit auf DC
geschaltetem KO nachweisbar ist. Ein
ebenso grosser negativer Anteil ist an
der oberen Diodenanode nachweisbar,
was dazu führt, dass dieser Hüllkurvenanteil
die Basis des angeschlossenen
Tasttransistors nur rudimentär öffnet
und erst bei höheren Rx-Pegeln stört.
Da der Delon-Verdoppler bei der positiven
DCF-Halbwelle sperrt, kann aber
der vorgeschaltete Widerstand die Ba-
sis des nachgeschalteten Tasttransistors
hochziehen. Bei richtiger Pegelung
des RX sind praktisch keine Hüllkurvenanteile
am Kollektor fest- zustellen,
gleichzeitig aber geht dieser Transistor
in den Schalterbetrieb und sperrt bei
richtiger Dimensionierung des Basisvorwiderstandes
während der negativen
Halbwelle. Der Schalter- betrieb führt,
entsprechende Stromflusswinkel
vorausgesetzt und auch vorhanden,
zu einem ungestörten Ausschwingen
des Kollektorkreises. Für den nachfolgenden
Phasenvergleich eines nachgesteuerten
Quarzoszillators auf der
DCF-Ebene wird Phase und Antiphase
benötigt, was mit einer bifilar bewickelten
Neosidspule realisiert wird. Ub
liegt dabei an der Mittelanzapfung,
mehr als 2x20 Vss sind messbar, der
Basisvorwiderstand wird auf den
höchsten Swing des Kollektorkreises
empirisch eingestellt. Der erwähnte
Phasenvergleich mit dem als Filter mit
fast unendlicher Güte und gleichzeitig
fast unendlich kleiner Bandbreite
wirkenden Quarzoszillators ist a priori
unverständlich, wird aber bei näherer
Betrachtung sofort plausibel. Das DCF-
Signal ist PRN-moduliert, hat also 2
Phasenzustände, die von speziellen
Zeitmessern ausgewertet werden und
zu einer sehr genauen zeitlichen Definition
des Sekundenbeginns dieser
Uhren führt. Während der Sekundenabsenkung
ist dieser Pseudo Random
Noise abgeschaltet, ausserdem ist zu
Beginn der Absenkung während 200
µs die Mainflinger Senderendstufe
gesperrt, womit die freilaufende Sendeantenne
frei ausschwingen kann.
Der hochresonante Antennenkreis ist
aber zu schnell, läuft also aussermittig,
was das obere Seitenband bevorzugt
und zu einem Zeit- und Phasenfehler
führt. Dieses wohlbekannte und auch
in PTB-Veröffentlichungen wiederholt
erwähnte Phänomen veranlasste
den Schreibenden, mittels einer aus
der analogen Fernsehtechnik stammenden
Quarzoszillatorschaltung
die Nachteile des mit QRM, QRN
und zum Teil selektivem QSB ankommenden
DCF zu umgehen und DCF
durch das Signal eines hochstabilen
Fet-Quarzoszillator zu ersetzen.
Funktionsbeschreibung des DCF-
Quarzgenerators
Alle Einzelheiten dieser komplexen
Schaltung können aus den Halbbildern
(linkes und rechtes; S. 31/32)
entnommen werden, der zwischen
Phasenvergleich und nachgesteuertem
Quarzoszillator liegende Emitterfolger
ist im wesentlichen baugleich
und hat die gleiche Funktion des
Stromverstärkers. Das doppelstufige
Zeitglied hat andere Zeitkonstanten,
die Doppeldiode BB204 ist eine Varicap,
die zwischen 0,5 und ca. 3 Volt am
oberen (!) Kapazitätsende betrieben
wird und zusammen mit der Gatekapazität
des Fet die kapazitive Impedanz
des induktiv betriebenen Quarzes
bereitstellt.
Eine spezielle Neosid-Rollenkernspule
mit einer Feingewinde-Ferritkappe ist
für die feinfühlige Vorabstimmung des
Quarzoszillatorkreises verantwortlich,
auf einen Folientrimmer wurde aus
Stabilitätsgründen verzichtet. Der
Oszi selbst ist ein Colpitts mit kapazitiver
Symmetrierung. Wichtig ist die
Bedämpfung des Oszillatorkreises,
dieser Widerstand führt gleichzeitig
eine stabilisierte Gleichspannung
von 10 V an den Drainkreis, wo wie
am Drain selbst ca. 3 Vss HF auftreten
und ausgekoppelt werden können.
Ein Trenn-C zur nachfolgenden Bufferstufe
ist entbehrlich, der entsprechende
Basisspannungsteiler reicht
aus. Der Längenscherschwingequarz
hat beachtliche Ausmasse und wurde
mit Serienresonanz 77'500 Hz und 50
pF Serienkapazität bei einer einschlägig
bekannten Firma bestellt und sehr
prompt geliefert.
Wer die Funktion des Dämpfungswiderstandes
anzweifelt, möge bedenken,
dass die Anschwingzeit mit der
Quarzgüte parallel geht und bis zu
mehreren 100 ms dauern kann. Wenn
der LC-Kreis jedoch genügend Kreisverstärkung
auf seiner Resonanzfrequenz
erlaubt, kann dies den Oszillator durch
parasitäre interne Kapazitäten und
Huth-Kühn-Effekte bevorzugt anstossen
und geordnetes Anschwingen des
recht trägen Quarzes verunmöglichen.
HBradio 4 - 2012 33