Analoge Frequenzanzeige

Gerade bei QRP-Empfängern mit einem VXO /VFO ist die Potentiometer- bzw. Drehkondensator-Stellung bezogen auf die Frequenz alles andere als linear. Je nach Abstimmelement kann man durch durch hinzufügen von Widerständen, Dioden oder Kondensatoren eine Verbesserung der Linearität erreichen. Besonders schwierig ist die Linearisierung eines VXO mit einem Drehkondensator.
Eine weiteres Problem besteht darin, dass bei einem 10-Gang-Potentiometer als Spannungsgeber für eine Kapazitätsdiode, zwischen Cmin und Cmax entsprechend viele Drehungen des Bedienknopfes liegen. Letzteres ist sehr gut für eine feinfühlige Abstimmung, aber nicht so gut für die Anfertigung einer nichtlinearen Skala rund um den Drehknopf. Dasselbe Problem entsteht auch bei Verwendung eines Drehkondensators mit immerhin 2 bis 2,5 Umdrehungen.

Wenn man die RX/TX-Frequenz also einigermassen genau treffen will, muss man entweder eine nichtlineare, spiralförmige Skala anfertigen, eine Tabelle mit einer Grad/Frequenz-Zuordnung benutzen, viel Zeit und Gehirnschmalz in eine Linearisierung der Abstimmelemente stecken oder die Frequenz mit mehr oder weniger hohem Aufwand direkt messen. Als klassische Methode der Frequenzmessung bietet sich der Einsatz eine digitalen Zählermoduls an; was nach meiner Ansicht aber für QRP-Geräte überzogen ist. Zählermodule bestehen aus fast so vielen Bauteilen wie der QRP-TRX selbst, sind je nach Ausführung recht stromhungrig und können den Empfang bei unzureichend ausgeführter Abschirmung erheblich stören.

Die nachstehende Schaltung einer analogen Frequenzanzeige ist ein Kompromiss zwischen der Skalierung des Poti-/Drehko-Drehwinkels und Einbau einer digitalen Frequenzanzeige mit LCD/LED-Display. Die analoge Frequenzanzeige besitzt eine akzeptable Linearität und Genauigkeit, besteht aus nur 12 Bauteilen und kommt mit einem sehr geringen Versorgungsstrom aus.

Abb.1: Schaltplan der analogen Frequenzanzeige
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Funktionsweise

Vom VFO/VXO wird eine Spannung Uosz von ca. 50 ... 200 mVss ausgekoppelt und über C1 an das Mischer IC gelegt. IC1 mischt dieses Signal mit dem Signal des internen Quarzoszillators Q1. Die Quarzfrequenz muss dabei der VFO/VXO-Frequenz am Bandanfang entsprechen. Das niederfrequente, sinusförmige Differenzsignal von einigen Hundert mV wird nun von IC2 mit maximaler Verstärkung in eine Rechtecksignal umgeformt. Nach der Differenzierung durch P1/C6, Unterdrückung des negativen Nadelimpulses mit D1 und Integration durch das Drehspulinstrument M erhält man einen zur Differenzfrequenz proportionalen Zeigerausschlag.

Die Schaltung ist für eine VFO/VXO-Anfangsfrequenz von 14294 KHz und einen Anzeigebereich von 20 ... 50 KHz ausgelegt. Bei einer anderen Anfangsfrequenzen ist die Quarzfrequenz von Q1 (C3/C4 entsprechend anpassen) und bei einem kleineren/grösseren Anzeigebereich der Kondensator C6 entsprechend zu ändern.

Abb. 2: Signalverlauf am OP-Ausgang und am Differnzierglied
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Durch das Rechtecksignal und durch die Nadelimpulse entsteht leider auch hier ein Störspektrum. Es ist jedoch bei weitem nicht so stark wie bei einer digitalen Frequenzanzeige, wo mit wesentlich steilflankigeren Signalen gearbeitet wird. Der Einbau in ein kleines Metallgehäuse ist in jedem Fall zu empfehlen, gerade dann, wenn es sich um einen Empfänger für die unteren Kurzwellenbänder handelt.

Spannungsversorgung

Die analoge Frequenzanzeige benötigt eine stabilisierte Spannung von typisch +6 V ( 5 .... 7 V). Diese Spannung ist bei QRP-Geräten meist schon für die Versorgung eines VFO, VXO, NE612-Mischers etc. vorhanden. Die Stromaufnahme der Schaltung beträgt bei Uv=6 V nur 3,7 mA.

Stückliste

Bauteil Wert
P1 2,5 KOhm, linear
C1 50 pF
C2 0,1 uF
C3, C4 100 pF
C5 47 uF, 10 V
C6 4,7 nF
L1 Spulenkörper D=4 mm, H=12 mm,
ca. 2 x 16 Wdg
D1 BAT42
IC1 NE612
IC2 TL071
Q1 14318 kHz
M Drehspulinstrument 100 uA

Abgleich

Am Bandanfang (f_osz =  f_min )sollte das Ausgangssignal vom Mischer nahezu 0 Hz betragen. Falls es dafür keinen passenden Quarz gibt, hat man Pech gehabt und muss ggf. ein paar Mark für eine Sonderanfertigung investieren. Wenn die Quarzfrequenz nur um einige kHz neben eine Standardwert liegt, kann sie mit einer in Reihe geschalteten kleinen variablen Kapazität / Induktivität auf die gewünschte Frequenz ziehen.
Am Bandende (f_osz =  f_max) ist das Instrument M mit Hilfe des Potentiometers P1 auf Vollausschlag (100 uA = 100 %) abzugleichen. Die Kombination C6 / P1 erlaubt einen Abstimmbereich von 20 ... 50 kHz. Für einen 100 kHz Abstimmbereich benötigt man dagegen einen Kondensator einer Kapazität von 2,2 nF.

Wem z.B. beim GM47 Transceiver eine Instrumentenskala mit Bandanfang rechts und Bandende links nicht stört, benötigt nur eine 14318 kHz Quarz . L1 ist dann erforderlich, wenn die in Abb. 3 gezeigte Skalierung mit aufsteigenden Frequenzwerten gewünscht wird. Die dort stehenden Frequenzwerte von (10)100 bis (10)120 kHz sind durch die 4194 kHz Zwischenfrequenz bedingt.

Abb. 3: Beispiel für die Skala des 30 m Tranceivers GM47
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