HF-Vorverstärker
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Aufgabe
HF-Vorverstärker sind entweder eigenständige Geräte zwischen Antenne und Empfänger oder die erste Verstärkerstufe eines Empfängers. HF-Vorverstärker haben die Aufgabe, das Rauschen des Empfängers, vor allem des ersten Mischers, gegen das Antennensignal in den Hintergrund zu drängen. Daraus ergibt sich, dass Vorverstärker entweder an sehr kleinen Antennen oder erst ab dem mittleren Kurzwellenbereich (oberhalb von 20 m) benötigt werden. Darunter ist das atmosphärische Rauschen so gut wie immer so stark, dass die Empfindlichkeit des Empfängers kaum eine Rolle spielt. Viel wichtiger ist das Großsignalverhalten, weshalb man auf den unteren Kurzwellenbändern routinemäßig einen Abschwächer vor den Empfängereingang schaltet.
Funktionsdetails
Je höher die Empfangsfrequenz ist, um so geringer ist das atmosphärische Rauschen und um so höher wird die Kabeldämpfung. Etwa ab dem 2m-Band kann auch das thermische Rauschen der Verlustwiderstände in Antenne und Ableitung eine Rolle spielen. Spätestens dann ist es hilfreich, wenn der HF-Vorverstärker möglichst nahe an der Antenne sitzt.
Kenngrößen
Die drei wichtigsten Kennwerte eines HF-Vorverstärkers sind Rauschzahl, Verstärkung und Großsignalverhalten:
- Die Rauschzahl ist ein Maß dafür, wie stark der Verstärker selbst rauscht. Im 2m-Bereich sind Rauschzahlen unter etwa 2 dB höchstens für Antennen interessant, die für EME-Betrieb optimiert sind. 2 dB lassen sich auch mit guten Silizium-Transistoren erreichen, was den Selbstbau beträchtlich erleichtert und auch dem Großsignalverhalten gut tut. Transistoren aus dem Mikrowellenbereich (Satellitenfernsehen) sind zwar preiswert zu bekommen und sehr rauscharm, aber relativ schwer zu beherrschen und selten großsignalfest.
- Die Verstärkung sollte so groß sein, dass sie die Kabelverluste bis zum Empfänger kompensiert, plus einige wenige dB, um das Rauschen des Empfängers zu übertönen. Viele Vorverstärker liefern 15 dB oder mehr Verstärkung, was in den meisten Fällen wohl zu viel ist.
- Das Großsignalverhalten ist nicht nur in Contesten sehr wichtig. Bedenkt man, dass rauscharme Verstärker zwangsweise relativ wenig Vorselektion haben, müssen sie auch mit relativ weit abliegenden Signalen anderer Funkdienste klar kommen.
Sende-Empfangs-Umschaltung
Ein großes Problem ist die Sende-Empfangs-Umschaltung in Verbindung mit höheren Sendeleistungen: Die Transistoren in Vorverstärkern vertragen ohne Zerstörung vielleicht noch 100 mW, sicher aber keine üblichen Sendeleistungen. Die Sende-Empfangs-Umschaltung muss also zuverlässig dafür sorgen, dass die Sendeleistung am Vorverstärker vorbei geleitet wird. Es ist also wichtig, dass
- erst der Vorverstärker aus dem Kabel genommen wird,
- dann ggf. die Endstufe eingeschleift wird, und erst dann
- der Sender getastet wird.
Nach dem Abschalten des Senders muss die Abfolge "Sender aus, Endstufe ab, Vorverstärker ein" eingehalten werden. Dafür gibt es eigene Sequencer-Schaltungen, die direkt von der PTT gesteuert werden und entsprechend zeitliche verzögerte Schaltsignale liefern. Vox-Steuerungen (Umschaltung durch das HF-Signal des Senders) sind dann brauchbar, wenn der Steuersender vielleicht 1 W liefert und die Endstufe parallel zum Vorverstärker liegt. Das bedeutet, dass auch die Endstufe in der Nähe der Antenne sein muss.
Lösungen im GHz-Bereich
Bei Satelliten-TV und im GHz-Bereich verwendet man oft einen LNB. Dies ist ein Vorverstärker, der mit einem Transverter gekoppelt ist. Da die Dämpfung des Koaxialkabels mit zunehmender Frequenz stark zunimmt, und das Satellitensignal durch die große Entfernung des TV-Satelliten (36.000 Kilometer) relativ schwach ist, wird es in einen niedrigeren Frequenzbereich übertragen und verstärkt.
