Analyse und Optimierung der HF-Tuning-Stufe im AM-Empfänger

Einführung in die HF-Tuning-Stufe

In diesem Dokument analysieren wir das Signal der HF-Tuning-Stufe eines Empfängers. Wir werden identifizieren, wie dieses Signal und seine nachfolgende Mischung mit dem Signal des lokalen Oszillators (COL) zur Erreichung einer universellen Wellenform verarbeitet werden. Die Tuning-Stufe ist dafür verantwortlich, den gewünschten Sender auszuwählen. Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises entspricht dabei der Trägerfrequenz des Senders. Dies gilt insbesondere für AM-Empfänger, die typischerweise den Bereich von ca. 530 kHz bis 1600 kHz abdecken.

Weitere Themen

• Eigenschaften der Antennenspule sowie deren Widerstand in der primären und sekundären Wicklung.
• Ursache und Funktion des lokalen Oszillators (COL) und des Mischers.

Erkennen und Identifizieren der Antennenspule

Zunächst ist es wichtig zu verstehen, was eine Antenne ist. Eine Antenne ist eine Vorrichtung, die dafür konzipiert ist, elektromagnetische Wellen im freien Raum zu senden oder zu empfangen. Eine Sendeantenne wandelt elektrische Spannungen in elektromagnetische Wellen um, während ein Empfänger die umgekehrte Funktion ausführt. Es gibt eine große Vielfalt an Antennentypen, abhängig von ihrem Verwendungszweck. In diesem Fall betrachten wir eine Empfangsantenne, die zusammen mit einem Schwingkreis (Spule und Kondensator) das durch die Antenne induzierte Signal moduliert.

Die Modulation

Die Modulation besteht grundsätzlich darin, dem ursprünglichen Signal ein Signal hinzuzufügen, das als „Träger“ dient. Die Modulation kann auf zwei Arten erfolgen: AM (Amplitudenmodulation) oder FM (Frequenzmodulation).

AM (Amplitudenmodulation): Hierbei wird die Amplitude des Trägersignals entsprechend dem zu übertragenden Signal verändert.

Um die Funktionsweise zu verstehen, ist es notwendig, die Eigenschaften der Empfangsantenne zu kennen, da diese die Empfindlichkeit, Selektivität, Treue und das Signal-Rausch-Verhältnis beeinflusst.

Wichtige Parameter im Empfänger

1) Empfindlichkeit

Misst die Fähigkeit des Empfängers, schwache Signale zu erfassen. Sie wird durch die Gesamtverstärkung des Empfängers (Rx) bestimmt.

2) Selektivität

Die Fähigkeit des Empfängers, benachbarte Sender voneinander zu trennen. Sie wird durch die Bandbreite des Rx bestimmt (HF-Verstärker, Wandler, ZF-Verstärker).

3) Treue (Fidelität)

Die Fähigkeit, das ursprüngliche Signal nach der Verarbeitung originalgetreu wiederzugeben. Dies hängt von der Bandbreite der Verstärker ab.

4) Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)

Das Verhältnis zwischen der Leistung des Eingangssignals und der Rauschleistung. Es misst die Güte des Signals.

Aufbau der Spule

Physikalisch besteht die Spule typischerweise aus:

• Lackdraht, der als Induktivität verwendet wird.
• Einem Draht, der auf einem dielektrischen Material (z. B. Papier) gewickelt ist, um die Isolation zu gewährleisten.
• Einem Ferritkern, der die Isolationseigenschaften verbessert.