Längstwellen-Konverter (9 - 500 kHz) mit einem SO42P

Diese kleine Vorsatz-Schaltung ermöglicht in Verbindung mit einem Kurzwellen-Empfänger den Empfang von etwa 9 bis 500 kHz auf Lang- und Längstwelle. Dabei werden die empfangenen Frequenzen um die verwendete Quarzfrequenz nach oben verschoben. In der vorgeschlagenen Schaltung kommt ein 10MHz-Quarz zum Einsatz. Der Zeitzeichensender DCF77, welcher auf 77,5 kHz sendet, ist deshalb im Kurzwellenempfänger auf 10,0775 MHz zu hören. Das Vorsatzgerät ist also nichts anderes als ein Mischer mit Oszillator, dessen Ausgang mit dem Antenneneingang des Kurzwellen-Empfängers verbunden wird.

Mit der Soundkarte hatte ich bereits Längstwelle bis etwa 20 kHz oder 45 kHz empfangen können. Mein Empfänger kann leider unterhalb von 100 kHz nicht empfangen. Nun interessierte ich mich für den Bereich dazwischen und in meiner Bastelkiste schlummerte seit 15 Jahren das Mischer-IC SO42P. Unter "VLF-Empfang ab 1 kHz mit einem Konverter" habe ich dieses Projekt fortgesetzt, so dass auch ab 1 kHz empfangen werden kann.

Schaltbild des Konverters für Langwelle und Längstwelle mit einem SO42P.

Die Schaltung: Zentrales Bauteil ist der Mischer-Baustein SO42P, dessen Herzstück aus einer Gilbert-Zelle besteht. Über das Tiefpass-Filter mit L1 wird das Antennensignal dem Mischer zugeführt. In meinem Fall habe ich dazu meine Antenne für das 80m -Amateurfunkband verwendet. Ein Draht von 10 m Länge müsste auch ausreichend sein. Für L1 können auch Werte bis 220 µH eingesetzt werden. Für die beiden Kondensatoren C1 und C2 gehen auch Werte mit 100 nF. Es können auch Quarze mit anderen Frequenzen ausprobiert werden, z.B. mit 14 MHz. Man sollte sich eine Ausgangsfrequenz suchen, auf der sich keine starken Rundfunksender befinden, die durchschlagen könnten. Wählt man für CT einen Trimmkondensator, kann man die Quarzfrequenz exakt auf 10 MHz ziehen. Mit dem Trimmpoti wird die Trägerfrequenz auf ein Minimum eingestellt. Trotzdem kommt der Träger in meinem Empänger immer noch mit S9+20 dB an, was aber ab 8 kHz aufwärts den Empfang nicht mehr beenträchtigt.

Die Schaltung entspricht weitgehend der des LF-Konverters aus der CQ-DL 5/98, S. 375. Dort wurde zur zusätzlichen Unterdrückung der Trägerwelle noch ein Sperrfilter in Form eines Parallelschwingkreises vor dem ZF-Ausgang eingebaut. Dies habe ich aber weggelassen. Außerdem arbeitet die ursprüngliche Version mit einem 14-MHz-Quarz. Die Diode D1 dient als Verpolungsschutz und kann von Mutigen weggelassen werden.

Verbesserungen an der Schaltung: Damit der Oszillator ganz genau auf 10 MHz abgeglichen werden kann, wurde in Serie zum 10-MHz-Quarz ein 82pF-Kondensator geschaltet. Der Trimmkondensator wurde durch einen 47pF-Trimmer ersetzt, der zudem leichter beschaffbar ist. Dadurch konnten die 10 MHz auf Mittenstellung des Trimmkondensators erreicht werden.

Genauer Abgleich auf 10 MHz mit dem 10-MHz-Zeitzeichensender: Der Abgleich geht wie folgt. Der Empfänger wird auf 9999 kHz USB gestellt und mit dem Programm Spectrum Lab über die Soundkarte betrieben. Als Antenne dienen wenige Meter Draht. Dann müsste bei im Spektrum von Spectrum Lab bei 1 kHz der 10-MHz-Zeitzeichensender zu sehen sein, welcher in den Abendstunden besser zu empfangen ist. Nun wird ein 1 Meter entfernt der Konverter ohne Anschlüsse betrieben. Der Empfänger empfängt nun gleichzeitig den Zeitzeichensender und die Ausstrahlung des Konverters. Mit dem Trimmkondensator können beide Spektrallinien zur Deckung gebracht werden, womit der Abgleich erfolgt ist. Bei dieser Methode spielt die Frequenzgenauigkeit des Empfängers keine Rolle. Es gibt weltweit eine Reihe von Zeitzeichensendern, welche rund um die Uhr auf 10 MHz senden. Mit dieser Methode kann der Konverter bedingt tauglich als Frequenznormal eingesetzt werden.

Umschaltrelais: Mit einem Relais 2 x Um kann man sich das Ein- und Ausbauen des Konverters sparen. Wenn die Betriebsspannung angelegt und das Relais angezogen ist, wird der Konverter mit dem Empfänger und der Antenne verbunden. Wenn der Konverter abgeschaltet wird, ist das Relais in Ruhelage und stellt eine Verbindung zwischen Antenne und Empänger her.

Wo ist der SO42P noch erhältlich? Der aus den 70er Jahren stammende SO42P ist abgekündigt, aber unter Bastlern und Funkamateuren immer noch beliebt. Entdeckt habe ich ihn zum Beispiel im Online-Shop des FUNKAMATEUR oder bei Neuhold-Elektronik. Bei Amidon-Deutschland habe ich ihn ebenfalls noch ausfindig machen können.

Innenbeschaltung der Gilbert-Zelle des SO42P (Quelle: Wikipedia-Artikel über Mischer)

Praktischer Aufbau: Die Schaltung habe ich auf einem Steckbrett realisiert, weil dadurch ohne Lötarbeiten Bauteile ausgetauscht und ergänzt werden können und sich der SO42P in seinem DIL14-Gehäuse bequem einstecken lässt.

Die Mischerschaltung auf einem Steckbrett zusammengeschaltet.

Gesamtansicht des Steckbretts: Die Koaxkabel wurden einfach mit Krokodil-Kabeln angeschlossen. Oben ist ein Bleigel-Akku für die Speisespannung von 12 Volt zu sehen.

Der Versuchsaufbau des Längstwellen-Konverters an meinem FT-747GX angeschlossen.

Was kann man damit empfangen? Dazu gibt Wikipedia Auskunft. Nachfolgend eine kleine und unvollständige Linkliste:

• Längstwelle
• DHO38
• Alpha Funknavigation
• Längstwellensender Grimeton SAQ auf 17,2 kHz
• Langwelle
• LORAN Funknavigation auf 100 kHz
• MSF Zeitzeichensender auf 60 kHz
• DCF77 Zeitzeichensender auf 77,5 kHz
• Funkfernschreibsender DDH47 des DWD
• Ungerichtete Funkfeuer zwischen 200 und 526,5 kHz
• Rundfunksender auf Langwelle
• Amateurfunk (Lowfer) 135,7 bis 137,8 kHz

Funkbetrieb auf 8,97 kHz bei einer Überbrückung von über 2000 km:

• Homepage von DK7FC
• Weltrekord auf 8,97 kHz
• Signalübertragung auf Längstwelle

Mein kleines Demonstrations-Video: Das nachfolgende Video zeigt, was ich mit meinem Versuchsaufbau empfangen  konnte:

Mein Längstwellen-Konverter in Aktion. Da der Oszillator auf 9,999 MHz schwingt, ist diese Frequenz von der Anzeige auf dem Empfänger abzuziehen. Als Antenne diente mein Dipol für das 80m-Amateurfunkband.

Zeitzeichensender dekodieren: Dafür habe ich die kostenlose Software SoDiRa gefunden, welche neben vielen anderen Modulationsarten auch jene der Zeitzeichensender DCF77 und HBG dekodieren kann. Der Empfänger benötigt dazu einen 12kHz-ZF-Ausgang.

Dekodierung des DCF77-Zeitzeichensendersignals mit SoDiRa für die Soundkarte.

Dieses Video zeigt die Dekodierung des DCF77-Signals auf 77,5 kHz mit Hilfe des Längstwellenkonverters und der Software SoDiRa für die Soundkarte.

Empfang des Schweizer Zeitzeichensenders HBG auf 75 kHz in Schweden. HBG wird Ende 2011 abgeschaltet.

Selbstverständlich ist diese Lösung für eine permanent laufende Funkuhr viel zu aufwändig. Unter DCF77-Uhr mit PIC ist der Nachbau einer Funkuhr mit einer Punktmatrixanzeige beschrieben.

Empfang von Rundfunksendern auf Langwelle mit Hilfe des Konverters. Datum: 21. Oktober 2011, etwa 2 Uhr MESZ, Standort: 200 km südwestlich von Stockholm, Schweden, Antenne: 30 m Draht zu den nächsten Bäumen in 10 m Höhe, Konverter: SO42P mit 10-MHz-Quarz, Receiver: Yaesu FT-747GX mit nachgerüstetem 12-kHz-ZF-Ausgang, Dekoder-Software: SoDiRa.

Wetter-Funkfernschreiber DDH47 des DWD dekodieren: DDH47 und andere Wetter-RTTY-Sender lassen sich sehr gut mit JVComm32 empfangen, da dieses Programm für die Soundkarte zugleich auch noch SYNOP entschlüsseln kann.

Empfang von DDH47 mit JVComm32 auf Langwelle, 147,3 kHz. Sendepläne und Frequenzen hier.

Weitere Experimente: Mich würde es noch interssieren, wie der Konverter  mit einem Quarz für 4 MHz und 14 MHz funktioniert. Anstatt meines FT-747GX habe ich einen einfachen Taschenempfänger über die Stabantenne angeschlossen, womit ich die Flugfunkfeuer empfangen konnte. Besitzer eines SSB-fähigen Weltempfängers werden den Konverter auch verwenden können. LA8AK bietet auf http://www.noding.com/la8ak/L1.htm viele interessante Schaltungsvorschläge, die zwar für das Lowfer-Amateurfunkband optimiert sind, sich aber ohne Aufwand abändern lassen.

Empfang von Grimeton SAQ am 24. Oktober 2011.

Bessere Antennen: Drahtantennen, wie ich sie hier verwendet hatte, sind nicht besonders geeignet, da sie auch sehr gut die Störungen aus der Nachbarschaft aufnehmen. Um einen besseren Signal-Rausch-Abstand zu erzielen kommen üblicherweise Rahmen- und Ferrit-Antennen mit Vorverstärkern zum Einsatz. Unter http://www.qsl.net ... f_loop.html oder http://www.spezialan ... 2006.pdf gibt es Anregungen.