UKW-Empfänger mit TDA7000, Bauanleitung

1.1.2009

Mit relativ wenigen Bauteilen, nur zwei selbst gewickelten, kernlosen Spulen und dem integrierten Baustein TDA7000, der für wenige Euro erhältlich ist, lässt sich schnell ein sehr empfindlicher UKW-Rundfunkempfänger aufbauen, welcher mit einer Speisespannung zwischen 4,5 und 9 Volt auskommt. Es fehlt nur noch ein ebenso kleiner NF-Verstärker nebst Lautsprecher und ein alltagstaugliches Radio ist vollständig. Nachfolgende möchte ich auch den Verlauf dieses Projekts beschreiben, denn ist gibt kaum eine Bauanleitung, die sich nicht durch eigene Experimente verbessern lässt.

Der TDA7000 ist zentraler Bestandteil des UKW-Empfängers

Am besten betreibt man die UKW-Schaltung mit einem kleinen , dreibeinigen 5 Volt-Spannungs-Stabilisierungs-IC. Die Spule im Eingang ist nicht besonders kritisch und besteht aus einer Luftspule mit z.B. 11 Wdg, 4 mm Innnendurchmesser und 12 mm Länge. Als Oszillatorspule verwendete ich ebenfalls eine Luftspule von ca. 7 mm Länge, 4 mm Innendurchmesser und etwa 7 Windungen.

Um den UKW-Rundfunkbereich zu finden, verändert man die Induktivität der Oszillatorspule durch Zusammendrücken (Induktivität wird größer) oder Auseinanderziehen (Induktivität wird kleiner). Dann müsste man durch zusätzliches Drehen am Trimmer, der sich parallel zur Oszillatorspule befindet, einen Sender hören.

Wer viel im HF-Bereich viel mit Spulen und Kapazitäten zu tun hat, sollte sich ein digitales LC-Meter zulegen. Eine Bauanleitung mit Leiterplatte für ein solches LC-Meter befindet sich hier.

Der mechanischen Stabilität wegen sollte man aber besser eine Spule mit Spulenkörper verwenden. Bei freitragenden Luftspulen muss der Drahtdurchmesser mindestens 0,9 mm betragen. Bei 0,5 mm dünnem Draht konnte ich deutlich einen Mikrofonie-Effekt feststellen, der sich durch akustische Rückkopplung mit einem Lautsprecher in einem unangenehmen Pfeifen bemerkbar machte. Als Wickeldorn dienen Spiralbohrer. Die Windungen werden dicht an dicht gewickelt. Danach erzeugt man mit einem dünnen Messer einen geringen Abstand zwischen den Windungen, so dass keine Kurzschlüsse zwischen diesen Windungen auftreten können.

Die Leiterplatte habe ich nach der Methode, wie sie auf meiner Leiterplattenseite beschrieben ist, hergestellt. Dazu verwendete ich zweiseitig kupferkaschiertes Material, was aber nicht unbedingt notwendig ist. Die Printspule habe ich durch eine gewickelte Spule ersetzt, wie sie bereits weiter oben im Text beschrieben worden ist.

Bestückungsseite m. C-Diode

Lötseite

Bestückungsseite (ohne C-Diode)

Abstimmung mit Kapazitätsdiode (Klicken auf dieses Bild ruft die Großansicht auf). Die Schaltung sorgt für eine Temperaturkompensation. Für die Feinabstimmung kann man das 100-k-Ohm-Potenziometer noch um einen 4,7-k-Ohm-Poti in Serie ergänzen. Wer andere Kapazitätsdioden verwendet, muss etwas mit den Werten des Spannungsteilers experimentieren, um den UKW-Rundfunkbereich genau abdecken zu können. Bei der Zener-Diode handelt es sich um eine mit 3,3 Volt Z-Spannung. Für den PNP-Transistor habe ich einen BC250 verwendet. Sollte Brumm auftreten, ist die Abstimmspannung zusätzlich mit Kondensatoren zu sieben und es sind abgeschirmte Leitungen zum Potenziometer zu verwenden.

Kapazitätsdioden sind leider sehr schwer zu beschaffen. Es gibt sie z.B. noch im Leserservice der Zeitschrift Funkamateur oder bei Profi-Elektronik, einem Versender von HF-Bauteilen. Ein Versuch, die Kapazitätsdiode durch normale Silizium-Dioden zu ersetzen, scheiterte bei mir. Im Kurwellenbereich klappt das jedenfalls ganz gut.

Als nachgeschalteten NF-Verstärker verwende ich eine Schaltung mit dem TBA820M, für den ich zudem eine kleine Leiterplatte entworfen habe. Zusammen mit einem kleinen Netzteil (9 bis 14 Volt, 300 mA) hat man dann einen vollständigen UKW-Empfänger, der zum Beispiel als „Küchenradio“ seine Dienste leisten kann. Aus einem vollständig selbstgebauten Radio klingt zumindestens für den Erbauer die Musik doppelt so schön.

Bisherige Empfangserfahrungen: Ich bin begeistert! Die Bastelei brachte einen recht empfindlichen und trennscharfen Empfänger hervor, der modernen, käufllichen Produkten ebenbürtig ist. Als Antenne dient bei mir ein 1 m langer Draht. Damit habe ich selbst im Keller einen einwandfreien Empfang. Der Oszillator hat eine ausreichende Frequenzstabilität. Ein Weglaufen selbst schwach einfallender Sender konnte nicht beobachtet werden. Es ist empfehlenswert, durch 2 Potenziometer eine Grob- und Feineinstellung der Frequenz zu erreichen. Auch kann man ein Mehrgang-Potenziometer einsetzen. Da der Ruhestrom der gesamten Schaltung einschließllich des NF-Verstärkers ca. 10 mA beträgt, hält eine 9V-Blockbatterie recht lange. Bei Betrieb an einem einfachen, stabilisierten Netzteil traten bei mir leichte Probleme durch Netzbrummen auf. Als Ursache stellten sich die nicht abgeschirmten Leitungen zu den Potis für die Frequenzeinstellung heraus. Es hat schon geholfen, die Frontplatte leitend mit der Masse zu verbinden. An einer Lautsprecherbox betrieben, ist der Klang des Radios ausgezeichnet. Dabei liefert das NF-Endstufen-IC TBA820M eine mehr als ausreichende Lautstärke.

Man sollte den Eingangskreis der UKW-Stufe mit einem Trimmkondensator versehen, und dann auf die Mitte des UKW-Bandes abgleichen. So erhält man dann eine maximale Empfindlichkeit. Ich habe mich allerdings für einen nachfolgend beschriebenen Vorverstärker entschieden: Anschluss und Bau eines zusätzlichen UKW-Vorverstärkers. Im Keller konnte ich allerdings nur wenige Sender einwandfrei empfangen. Ich empfand das als normal, weil die käuflich hergestellten Empfänger ein ebenso dürftiges Ergebnis lieferten. Dennoch beschloss ich einen einfachen UKW-Vorverstärker mit einem BF981 aufzubauen und ihn zwischen Antenne und Empfängereingang zu schalten:

Wichtig ist, dass die beiden Schwingkreise abgleichbar sind. Das Ergebnis war verblüffend, denn nun konnte ich plötzlich 25 bis 30 Sender aus dem Keller rauschfrei empfangen. Der Bau hat sich also wirklich gelohnt. Also Antenne dient nur ein 1 m langer Draht.

R3 und R2 sorgen für die Vorspannung am Gate 2. Für diese beiden Widerstände können auch andere Werte zwischen 5 kOhm und 50 kOhm eingesetzt werden, da dieser Spannungsteiler nicht belastet ist. Für die 10 nF-Kondensatoren können ebenfalls andere oder ähnliche Werte verwendet werden, da diese ja nur die HF durchlassen bzw. kurzschließen sollen. Etwas kritisch ist allerdings R1. Er sollte so gewählt werden, dass etwa 10 mA durch den Source-Anschluss des Transistors fließen. Bei meinem Exemplar flossen 12 mA. Wer einen 50 Ohm Ein- und Ausgang der Schaltung haben möchte, muss dafür eine Anzapfung an den Spulen wählen. Diese ist durch Experiment zu ermitteln.

Der BF981 ist intern mit Schutzdioden versehen, so dass eigentlich nichts passieren kann, wenn man die Anschlüsse mit den Fingern berührt. Bei besonders trockener Luft – z.B. im Winter – sollte man allerdings schon etwas vorsichtig sein, damit der Transistor nicht im „Silizium-Himmel“ endet.

Gehäuse: Der Empfänger hat im März 2006 endlich ein Gehäuse erhalten.

Abschirmung: Die Empfängerplatine und der UKW-Vorverstärker sollten noch eine HF-dichte (hochfrequenzdichte) Abschirmung erhalten. Dazu eignen sich Platinenmaterial, Weißblech oder auch Fischdosen. Ohne Abschirmung stört nämlich mein Computer durch Direkteinstrahlung den Empfang, obwohl ich eine Außenantenne verwende.

Links zum TDA7000:

– PHILIPS-Datenlatt des TDA7000 (PDF-Datei, Klick mit rechter Maustaste)
– Sehr gute Bauanleitung mit Layout u. Transistor als Kapazitätsdiode
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