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Oszillatoren und ihre Frequenzstabilität

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

LC-OszillatorFrequenz von Spule und Kondensator bestimmtDer Schwingkreis ist das frequenzbestimmende Glied, kein Tiefpass und kein Hochpass.
GrundsatzFrequenz umgekehrt proportional zum Produkt L · CDer ganze Schlüssel zu den vier Temperaturfragen.
Kapazität wird größerFrequenz wird niedrigerBei zunehmender Temperatur.
Kapazität wird kleinerFrequenz wird höher
Induktivität wird größerFrequenz wird niedrigerDasselbe Gesetz, anderes Bauteil.
Induktivität wird kleinerFrequenz wird höher
Reißt die Schwingung ab?neinEin verstimmter Kreis schwingt weiter. Und stabil bleibt die Frequenz auch nicht.
Was sich ändertdie Frequenz, nicht die Amplitude
QuarzoszillatorFrequenz durch einen Quarz bestimmtNicht gefiltert, nicht verstärkt.
Vorteil des Quarzesbessere FrequenzstabilitätNicht größerer Abstimmbereich, nicht breitere Resonanzkurve, nicht Freiheit von Oberschwingungen.
VFO bei TemperaturschwankungFrequenz ändert sich langsamKein schnelles Springen, und die Amplitude ist nicht betroffen.
Oszillatorfrequenz wird vervielfachtAbweichung vervielfacht sich mitFür SSB-Betrieb wäre sie dann zu groß.
Abhilfe dorttemperaturstabilisieren oder FrequenznormalSo beim Lokaloszillator eines Transverters für 2,4 GHz Uplink.

Merken: Im LC-Oszillator bestimmen Spule und Kondensator die Frequenz, im Quarzoszillator der Quarz — bestimmen, nicht filtern und nicht verstärken. Die Frequenz ist dem Produkt L · C umgekehrt proportional: größer werdendes L oder C heißt niedrigere Frequenz, kleiner werdendes heißt höhere. Abreißen tut die Schwingung dabei nicht, und die Amplitude bleibt. Ein VFO läuft unter schwankender Temperatur deshalb langsam weg, der Quarz ist stabiler. Und wo die Oszillatorfrequenz vervielfacht wird, vervielfacht sich die Abweichung mit.

Der Zusammenhang

Die Frequenz eines LC-Oszillators wird von einer Spule und einem Kondensator bestimmt, die zusammen einen Schwingkreis bilden. Der Schwingkreis ist nicht ein Filter hinter dem Oszillator, sondern das frequenzbestimmende Glied IM Oszillator — darauf zielt die erste Verwechslung: nicht gefiltert, sondern bestimmt. Beim Quarzoszillator steht an dieser Stelle ein Quarz, und auch er bestimmt die Frequenz; er filtert sie nicht und verstärkt sie nicht. Der eine Satz, aus dem alles Weitere folgt: die Frequenz ist dem Produkt L · C UMGEKEHRT proportional. Größer werdendes L oder C heißt also niedrigere Frequenz, kleiner werdendes L oder C heißt höhere Frequenz. Damit sind alle Temperaturfragen ohne Rechnen erledigt, ganz gleich, ob sich die Kapazität oder die Induktivität ändert. Wird der Wert bei zunehmender Temperatur größer, sinkt die Frequenz; wird er kleiner, steigt sie. Welches der beiden Bauteile sich ändert, spielt keine Rolle — nur die Richtung. Ebenso wichtig ist, was NICHT passiert. Die Schwingung reißt nicht ab: ein etwas anderes L oder C verstimmt den Kreis, es zerstört ihn nicht, der Oszillator schwingt weiter, nur auf einer anderen Frequenz. Stabil bleibt die Frequenz auch nicht, denn genau darum geht die Frage. Und was sich ändert, ist die FREQUENZ, nicht die Amplitude. Daraus folgt, was ein VFO unter schwankender Temperatur tut. Temperatur ändert sich langsam, also ändert sich auch die Frequenz langsam. Sie springt nicht zwischen Werten hin und her, und die Amplitude ist nicht das Betroffene. Daraus folgt auch der Vorteil des Quarzes: er ist ein mechanischer Schwinger und deshalb weit weniger temperaturabhängig als eine Spule mit einem Kondensator. Sein Vorteil ist die bessere Frequenzstabilität — nicht ein größerer Abstimmbereich und nicht eine breitere Resonanzkurve. Genau darum muss der Lokaloszillator eines Transverters temperaturstabilisiert oder an ein höherwertiges Frequenznormal gebunden sein. Wird seine Frequenz für die Sendefrequenz vervielfacht, dann vervielfacht sich die Abweichung mit. Aus einer kleinen Ablage unten wird oben eine große, und für SSB-Betrieb wäre sie zu groß.

Herkunft: Fragenkatalog Klasse E, Fragen ED501 bis ED507, EF304 und EF505. Zusatzwissen, das der Katalog nicht verlangt und das nicht geprüft wird: dass ein Quarz ein mechanischer Schwinger ist — der Katalog nennt als Vorteil nur die bessere Frequenzstabilität. Die Formel für die Resonanzfrequenz steht auf Blatt 14 der Formelsammlung (Filter und Schwingkreis) und liegt in der Prüfung vor; zu können ist die Richtung, nicht die Zahl.

Diese Prüfungsfragen gehören dazu

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