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Tipps und Tricks. Verschiedenes. Bestimmung des Gütefaktors Ihres Schwingkreises.

Diese Seite ist online seit 14.05.2000. Aktualisiert: 01.08.2005

 

measurement under normal conditions

Zeichnung 1

 

 

Je bessser die Guete Ihres Schwingkreises, um so selektiver und empfindlicher ist Ihr Detektor-Empfaenger.

 

Wenn Sie einen HF-Mess-Sender, ein Frequenz-Zaehler und ein Oszilloskop oder ein hochohmiges HF-Voltmeter haben, koennen Sie die Leerlauf-Guete bestimmen.

 

Sie sind dadurch in der Lage, Verbesserungen vorzunehmen, ohne bei den Ergebnissen auf Vermutungen angewiesen zu sein.

Bedenken Sie bitte, dass die hier beschriebene Methode nur ungefaehre Werte liefert, denn der Messender und das Oszilloskop verschlechtern die Guete etwas durch die Belastung. Die Ablesegenauigkeit des Oszilloskops begrenzt ebenfalls das Messergebnis ein. Ein hochohmiges HF-Voltmeter liefert hier genauere Werte. Der im Geraet eingebaute Schwingkreis liefert natuerlich geringere Q-Werte.

 

Verbinden Sie den Mess-Sender und das Oszilloskop, wie in Zeichnung 1 gezeigt, mit dem Schwingkreis. Ueberwachen Sie die Frequenz des Mess-Senders mit einem Frequenz-Messer. Koppeln Sie den Mess-Sender ueber eine Speise-Spule (ca. 100 Windungen auf 5cm Durchmesser) lose (bis zu 25cm) an den zu pruefenden Schwingkreis.

 

Beispiel: MW-Schwingkreis.

Stellen Sie 1000 KHz ein (Frequenz 1). Beobachten Sie mit dem Oszilloskop oder HF-Voltmeter die entstehende HF-Spannung und drehen Sie den Drehkondensator auf Maximum.

 

Stellen Sie das Ausgangspotentiometer des Mess-Senders so ein, dass am Oszilloskop genau 1 Volt angezeigt wird. Aendern Sie nun die Frequenz nach oben, bis am Oszilloskop genau 0,7 V (0,707V) angezeigt werden.

Lesen Sie am Frequenzzaehler ab (Frequenz 2).

 

Beginnen Sie wieder bei Frequenz 1 und aendern Sie nun die Frequenz nach unten, bis am Oszilloskop genau 0,7 V (0,707V) angezeigt werden.

 

Lesen Sie am Frequenzzaehler ab (Frequenz 3).

Beispiel: Frequenz 1: 1000 KHz. Frequenz 2: 1005 KHz. Frequenz 3: 995 KHz.

Formeln:

Bandbreite = Frequenz 2 - Frequenz 3

1005-995=10 (KHz)

Q = Frequenz1 / Bandbreite

1000/10=100

Der Schwingkreis hat eine Leerlauf-Guete (unbelastet) von Q=100

Testen Sie die Schwingkreisguete am Bandanfang und Bandende.

Eine Leerlauf-Guete von Q=250 ist fuer einen MW-Detektor-Empfaenger schon ein guter Wert. Eingebaut im Empfaenger kann der Q-Wert dann wieder auf Q 150-175 abfallen, ausreichend fuer eine ertraegliche NF-Verstaendlichkeit.

 

In Deutschland betraegt der Abstand zwischen 2 Rundfunksendern 9 KHz. Es kann also maximal 4,5 KHz uebertragen werden. Daraus resultiert eine noch brauchbare NF-Qualitaet. In anderen Laendern (z.B. USA betraegt der Abstand zwischen 2 Rundfunksendern sogar nur 5 KHz). Wird die Guete des Schwingkreises zu hoch, ist eine brauchbare NF-Qualitaet nicht mehr realisierbar.

 

Es werden in Bauvorschlaegen manchmal Leerlaufgueten von ueber 1000 versprochen. Ich bin da skeptisch, ob das sinnvoll ist. Natuerlich sind die mit Antenne und Erde und Kopfhoerer die belasteten Gueten deutlich geringer.

 

Beispiele (-3 dB Bandbreite):
Q=100. NF-Bandbreite 5000 Hz
Q=125. NF-Bandbreite 4000 Hz
Q=151. NF-Bandbreite 3300 Hz
Q=192. NF-Bandbreite 2600 Hz !
Q=227. NF-Bandbreite 2200 Hz !!
Q=277. NF-Bandbreite 1800 Hz !!!
Q=416. NF-Bandbreite 1200 Hz !!!!
Q=500. NF-Bandbreite 1000 Hz !!!!!
Q=625. NF-Bandbreite 800 Hz !!!!!!
Q=714. NF-Bandbreite 700 Hz !!!!!!!

 

Fuer einen Detektoempfaenger sind belastete - 3 dB Bandbreiten unter 1000 Hz weniger sinnvoll. Die Musikqualitaet beginnt schon, etwas dumpfer zu werden.

 

Deshalb verwende ich nur noch die in Zeichnung 1 beschriebene Methode, da sie jederzeit nach neuem Messaufbau reproduzierbar ist, also auch noch nach einem Jahr. Gehen Sie also davon aus, dass die folgenden Spulengueten unter Labor-Bedingungen (Zeichnung 2) bis zu 60% besser ausfallen. Fuer Vergleiche zwischen verschiedenen Spulen ist nicht die absolute Q-Hoehe entscheidend, sondern die Tendenz.

 

Details sind der unten gezeigten Tabelle zu entnehmen. Beachten Sie bitte, dass zumeist in Bandmitte die hoechste Guete entsteht. Ausnahme sind die Ferrit-Topf-Kern-Spulen, hier u.a. wird deutlich weniger Spulendraht verwendet. Weitere Informationen zu den frequenzabhaengigen Resonanzwiderstaenden koennen Sie dem Buch von H. Pitsch ' Lehrbuch der Funkempfangstechnik", 2. Auflage, § 129 entnehmen.

 

Unter Labor-Bedinungen:
Fuer die Bestimmung der Schwingkreis-Guete ist es entscheidend, welchen Messaufbau Sie nutzen. Koennen Sie Laborbedingungen gemaess Zeichnung 2 nutzen (stabiler Aufbau auf Messtisch. Aufbau verbleibt staendig in dieser Position), ist eine SEHR LOSE Ankopplung der Speise-Spule und eine SEHR LOSE Ankopplung des Messgeraetes (ca. 0.5 bis 0.1 pF) moeglich. Diese 0.1 pF erreichen Sie ungefähr, wenn Sie die Pruefspitze nicht ueber einen 'richtigen' Kondensator per Lötverbindung herstellen, sondern die Mess-Spitze naehrt sich dem Schwingkreis auf ca. 10 cm !!!! Veraendern Sie die Spitze waehrend der Messung auch nur um 1 cm, veraendert sich auch das Messergebnis. So koennen schnell Versuche mit verschiedenen Spulen zu falschen Ergbnissen fuehren.

 

Haben Sie diese Laborbedingungen nicht, werden Ihre Messergebnisse kaum reproduzierbar sein! Schon Ihre Hand an der falschen Stelle am Messtisch aendert das Ergebnis. Ich habe selbst bei einer guten Spinnen-Netzspule unter diesen Bedingungen schon Gueten von 310 gemessen. Am naechsten Tag waren es dann 220 und Tage spaeter 200, dann wieder 250 und so weiter.

Beispiel fuer eine Messung an einem 'guten' Tag fuer die Spinnennetzspule mit skelettiertem Arcryl-Spulenkoerper:
1000 KHz: Q = 310, 1500 Khz: Q = 279, 600 Khz: Q = 265


Vergleichen Sie weiten unten die Ergebnisse mit Messaufbau nach Zeichnung 1.

 

 

  measurement under labour conditions
(to drawing 1 / zu Zeichnung 1) ....................................................................Drawing 2 / Zeichnung 2

1 = rf generator / HF-Mess-Sender
2 = Oscilloscope / Oszilloskop
3 = Coupling coil / Koppelspule
4 = Resonance circuit / Schwingkreis
5 = Probe / Mess-Spitze

 


 

Spiderweb coils / Spinnennetzspulen ..
-
Coil type
Approx. 600 Khz
Band width:
Circuit Q:
3.5
171.42
3.25
184.61
3.1
193.54
Approx. 1000 Khz
Band width:
Circuit Q:
5.49
182.3
5.75
174.12
4.95
202.02
Approx. 1500 Khz
Band width:
Circuit Q:
9.96
155.73
9.37
165.54
8.10
185.18
Compact ferrite core coils / Kompakte Ferritkern-Spulen ..
-
Coil type
coil  with ferrite core (2)
Approx. 600 Khz
Band width:
Circuit Q:
5.5
109.09
Approx. 1000 Khz
Band width:
Circuit Q:
9.2
108.69
Approx. 1500 Khz
Band width:
Circuit Q:
14.99
100.06
Honey comb coils / Honigwabenspulen ..
-
Coil type
Honey comb coil (3)
Approx. 600 Khz
Band width:
Circuit Q:
7.77
77.9
Approx. 1000 Khz
Band width:
Circuit Q:
6.87
146
Approx. 1500 Khz
Band width:
Circuit Q:
15.1
99
Cylinder coils / Zylinderspulen ..
-
Coil type
Cylinder coil Diam. 2.2cm or 0.98 inch (4)
Approx. 600 Khz
Band width:
Circuit Q:
6.7
89.55
Approx. 1000 Khz
Band width:
Circuit Q:
9.51
105.15
Approx. 1500 Khz
Band width:
Circuit Q:
15.7
95.54
Cylinder coils / Zylinderspulen
-
Coil type
Cylinder coil Diam. 10 cm or 3.95 inches (5)
Approx. 600 Khz
Band width:
Circuit Q:
4.1
146.34
Approx. 1000 Khz
Band width:
Circuit Q:
6.2
161.29
Approx. 1500 Khz
Band width:
Circuit Q:
10.5
142.85
Ferrite pot core coils / Ferrit-Topfkernspulen ..
-
Coil type
Ferrit pot core coil, RM6 (5)
Ferrit pot core coil, P18*11 (5)
Approx. 600 Khz
Band width:
Circuit Q:
1.30
480.76
1.21
495.86
Approx. 1000 Khz
Band width:
Circuit Q:
2.51
400.92
2.48
403.22
Approx. 1500 Khz
Band width:
Circuit Q:
5.1
309.06
5.0
310.00
  • (1) = r.f. litz wire 45*22AWG
  • (2) = r.f. litz wire 10*28AWG
  • (3) = enameled magnetic wire 23AWG
  • (4) = enameled magnetic wire 26AWG
  • (5) = r.f. litz wire 60*21AWG (skeletized polyester former)
  • (5) = M33, r.f. litz wire 40*26AWG

 

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