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Der Überlagerungsempfänger und seine Baugruppen

Begriffsblatt für die Amateurfunkprüfung – kurz, mit den Fragen, die dazu drankommen.

Überlagerungsempfängermischt auf eine feste ZFDas scharfe Filter sitzt auf der Zwischenfrequenz, nicht auf der Empfangsfrequenz.
Vorteil gegenüber Geradeausempfängerbessere TrennschärfeNicht einfacher gebaut, und keine geringeren Ansprüche an die Oszillatorstabilität.
Schmale Empfängerbandbreitehohe TrennschärfeSagt nichts über die Spiegelfrequenzunterdrückung.
DirektüberlagerungsempfängerOszillator nahe der EmpfangsfrequenzOhne eigene Zwischenfrequenz; beim Mischen entsteht gleich die NF.
AGCautomatische VerstärkungsregelungGegen Pegelschwankungen der NF, die von Schwankungen des HF-Eingangssignals kommen.
Noise Reductionverringert den Rauschanteil im SignalNicht den Dynamikbereich, nicht das Rauschen der Versorgungsspannung.
Noise Blankerblendet impulsförmige Störungen ausDer Störaustaster, gegen kurze Knackimpulse.
Notchfilterunterdrückt einen schmalen FrequenzbereichEin Loch im Durchlassbereich gegen einen einzelnen Störträger. Kein Bandpass, Hochpass oder Tiefpass.
Dämpfungsgliedvermindert Übersteuerung des EingangsSchwächt ein zu starkes Signal, bevor es die erste Stufe erreicht.
Vorverstärkermöglichst direkt an die AntenneNicht am Empfängereingang: hinter dem Kabel ist das Signal geschwächt und Rauschen dazugekommen.
Digitales Filtersetzt ein digitalisiertes Signal vorausErst umsetzen in Zahlen, dann rechnen. Demodulieren oder entrauschen ist keine Voraussetzung.
SDRSignalaufbereitung teilweise in SoftwareKein besonderer Antennenanschluss und kein Betrieb über das Internet.

Merken: Ein gutes schmales Filter gibt es nur für eine feste Frequenz — darum mischt der Überlagerungsempfänger jedes Signal auf die Zwischenfrequenz herunter und hat dadurch die bessere Trennschärfe. Daraus folgt auch: schmale Bandbreite heißt hohe Trennschärfe. Jede Baugruppe gehört zu genau einem Problem — AGC gegen Pegelschwankungen, Noise Reduction gegen Rauschen, Noise Blanker gegen Impulse, Notchfilter gegen einen schmalen Störer, Dämpfungsglied gegen Übersteuerung. Der Vorverstärker gehört an die Antenne, nicht an den Empfänger. Und digital filtern kann man erst, wenn das Signal digitalisiert ist.

Der Zusammenhang

Ein Filter, das zwei dicht benachbarte Signale sauber voneinander trennt, lässt sich nur auf EINER festen Frequenz gut bauen. Ein gleich schmales Filter, das über das ganze Band mitwandert, gibt es praktisch nicht. Der Überlagerungsempfänger dreht deshalb die Aufgabe um: nicht das Filter wandert zum Signal, sondern das Signal kommt zum Filter. Ein Oszillator und ein Mischer setzen jede Empfangsfrequenz auf eine immer gleiche Zwischenfrequenz um, und dort sitzt das eine gute, schmale Filter. Daraus folgt sein Vorteil gegenüber dem Geradeausempfänger, der auf der Empfangsfrequenz selbst filtern muss: die bessere TRENNSCHÄRFE. Einfacher gebaut ist er dadurch nicht, und geringere Ansprüche an die Stabilität des Oszillators stellt er erst recht nicht — er hat einen Oszillator mehr, von dem die Genauigkeit abhängt. Aus demselben Zusammenhang folgt, wie Bandbreite und Trennschärfe zusammengehören: je schmaler das Filter, desto weniger kommt neben dem gewünschten Signal noch mit durch, also bedeutet eine schmale Bandbreite HOHE Trennschärfe. Mit der Spiegelfrequenz hat die Bandbreite des Filters nichts zu tun; die ist eine Sache des Mischers und der Stufen vor ihm. Beim Direktüberlagerungsempfänger fällt die Zwischenfrequenz weg: der Oszillator läuft dicht bei der Empfangsfrequenz, sodass beim Mischen unmittelbar die Niederfrequenz entsteht. Der Rest des Empfängers ist eine Sammlung von Baugruppen, und jede ist gegen GENAU EIN Problem gebaut. Die Prüfung tauscht sie gegeneinander aus, deshalb merkt man sie sich am Problem und nicht am Namen: schwankende Pegel — automatische Verstärkungsregelung; gleichmäßiges Rauschen über dem ganzen Signal — Rauschunterdrückung; kurze Knackimpulse — Störaustaster; ein einzelner schmaler Störträger — Notchfilter; ein zu starkes Signal am Eingang — Dämpfungsglied. Auch der Einbauort folgt aus dem Problem: ein Vorverstärker verstärkt das Rauschen mit, das vor ihm dazugekommen ist, also gehört er VOR das Kabel, direkt an die Antenne. Hinter dem Kabel ist das Signal schon geschwächt, und der Abstand zum Rauschen lässt sich dort nicht mehr zurückholen. Und rechnen kann nur, was als Zahlenfolge vorliegt: ein digitales Filter braucht ein digitalisiertes Eingangssignal, und SDR heißt, dass ein Teil der Signalaufbereitung in Software steckt statt in Bauteilen.

Herkunft: Fragenkatalog Klasse E, Fragen EF102, EF208, EF210 bis EF218 sowie EF602 und EF603. Zusatzwissen, das der Katalog nicht abfragt und das nur der Begründung dient: dass der Überlagerungsempfänger wegen des zusätzlichen Oszillators höhere Ansprüche an die Frequenzstabilität stellt, dass die Spiegelfrequenz am Mischer und in den Stufen vor ihm entsteht, und die Begründung über das Rauschen für den Einbauort des Vorverstärkers. Der Katalog verlangt dazu nur den Ort selbst. Auch die Auflösung von SDR als Software Defined Radio und von AGC als Automatic Gain Control steht nicht in den Fragen. Filter, Schwingkreis und Zwischenfrequenz stehen auf Blatt 14 der Formelsammlung, Rauschen auf Blatt 16, das Abtasttheorem auf Blatt 18; die Blätter liegen in der Prüfung vor.

Diese Prüfungsfragen gehören dazu

▶ Im Trainer üben Alle Begriffsblätter