Nicht ganz 101 Einsatzmöglichkeiten für einen analogen UHF-TV-Tuner

Junge Elektronik-Hacker haben heute das große Glück, in einer Zeit aufzuwachsen, in der es sowohl eine Fülle leistungsfähiger Geräte gibt, die ihre Fantasie anregen, als auch einen günstigen und einfachen Zugang zu ihnen. Für weniger als den Preis eines Hamburgeressens können Sie sich eine Linux-Computerplattform wie den Raspberry Pi Zero sichern, und eine riesige Auswahl an Sensoren und Peripheriegeräten ist nur einen Briefumschlag über Nacht entfernt.

Wenn man ein paar Jahrzehnte zurückblickt, bis in die 1980er Jahre, sah es für die elektronische Jugend etwas anders aus. Wir hatten die erste Generation von 8-Bit-Mikrocomputern, aber sie waren teuer, und wenn Sie nicht über gut betuchte Eltern verfügten, die bereit waren, Ihnen ein Spitzenmodell zu kaufen, könnte die Anbindung an sie schwierig sein. Andere elektronische Teile waren weitaus teurer und bei Versandbestellungen konnte es Wochen dauern, bis die Waren geliefert wurden.

Für einige von uns war das kein Problem. Wir haben uns einfach nach anderen Bezugsquellen für Teile umgesehen, und eine der bequemsten war der Schrott-CRT-Fernseher, den man in den Tagen vor dem elektronischen Recycling in fast jedem Müllcontainer fand. Wenn Sie es aus diskreten Verbraucherkomponenten der 1970er-Jahre herstellen könnten, hätten wir dies wahrscheinlich getan, nachdem wir einen Haufen großer Leiterplatten sorgfältig durchforstet hatten, um die richtigen Komponentenwerte herauszufinden. Gutes Training, auf diese Weise kennen Sie die Farbcodes der Widerstände sicherlich vom Sehen.

Eine persönliche Faszination für mich als junger Funkamateur galt dem analogen Tuner, den man in diesen Geräten finden konnte. Dies war das HF-Frontend, das das Signal von der Antenne in eine 36-MHz-Zwischenfrequenz umwandelte, die das Gerät demodulieren und anzeigen konnte. Bei diesen Tunern handelte es sich um recht einfache Geräte, die normalerweise nur ein paar Transistoren, einen HF-Verstärker und entweder einen Oszillator- und Diodenmischer oder einen kombinierten Mischer/Oszillator hatten.

Als ich in Großbritannien aufwuchs, waren sie alle für die UHF-TV-Bänder (ca. 470 bis 860 MHz) bestimmt und entweder mechanisch mit variablen Kondensatoren und Hohlraumresonatoren oder elektronisch mit Varicap-Dioden und Streifenleitungsresonatoren auf einer Leiterplatte abgestimmt. Es handelte sich um diskrete Module innerhalb des Sets, normalerweise in einer Sichtschutzdose von der Größe eines Spielkartenspiels. Aufgrund ihres eigenständigen Charakters boten sie, sobald sie aus dem Set entfernt wurden, erhebliches Potenzial für Modifikationen und Umwidmungen für andere UHF-Anwendungen sowie eine leicht zugängliche Möglichkeit, die Grundlagen der UHF-Konstruktion zu erlernen.

Dieser Artikel ist also in gewisser Weise eine komprimierte Version von etwas, das ich vielleicht als Serie geschrieben hätte, wenn Hackaday 1987 existiert hätte, oder sogar als schmales Taschenbuch, wenn ich einen Verleger gefunden hätte, der leichtgläubig genug war, die experimentellen elektronischen Überlegungen eines zu akzeptieren unbewiesener Teenager. Betrachten Sie es als eine Hommage an eine längst vergangene Technologie, die nicht ganz in unsere retrotechtakuläre Serie passt, und wenn Ihre Interessen in dieser Richtung liegen und Sie ein paar alte Fernseher in den Weg bekommen, können Sie sich vielleicht etwas davon inspirieren lassen.

TV-Tuner-Frontends folgten genau diesem Modell, egal in welchem ​​Jahrzehnt der analogen Ära sie hergestellt wurden. Beispiele aus den 1950er und frühen 1960er Jahren verfügten über ein paar Triodenröhren, in den 1970er Jahren gab es Bipolartransistoren und in jüngerer Zeit auch Bipolartransistoren hatte MOSFETs oder sogar GaAsFETs. In jüngster Zeit wäre der lokale Oszillator ein Frequenzsynthesizer gewesen, aber in der Ära, über die wir sprechen, wäre er ein freilaufender Oszillator gewesen, der nur durch eine einfache automatische Frequenzsteuerschaltung in Schach gehalten würde.

Beim Durchstöbern des halb vergessenen Elektronikschrotts am Rande meiner Werkstatt stieß ich auf ein generisches tragbares 12-Zoll-Gerät aus den späten 1970er Jahren mit einem typischen japanischen UHF-Tuner dieser Zeit. Durch ein wenig Schraubenzieherarbeit konnte die Abdeckung entfernt werden, und Sie können die Innenteile auf der linken Seite sehen.

Der Tuner besteht aus einer Reihe gekoppelter Hohlraumresonatoren mit einem Satz verbundener variabler Kondensatoren an der Oberseite. Links unten befindet sich der Antenneneingang und rechts die Zahnräder des Abstimmmechanismus. Der HF-Verstärkertransistor liegt an der Grenze der beiden Hohlräume ganz rechts, während die als Mischer dienende Germaniumdiode mit grünem Lack überzogen ist und die beiden Hohlräume auf der linken Seite verbindet. Die ZF kommt am Boden des mittleren Hohlraums heraus und der Hohlraum ganz links enthält den Oszillator. Man sieht sofort, dass es viel Platz gibt, um die Schaltung zu modifizieren und sie so in einen Spielplatz für UHF-Hacker zu verwandeln.

Die Schaltpläne dieses Tunertyps unterschieden sich nicht allzu sehr. Wir haben ein Beispiel mit Varicap-Tuning aus dem US-Patent 3643168 gefunden, das einen Diodenmischer wie oben verwendet, obwohl Sie möglicherweise auch Tuner sehen, die den Oszillatortransistor als kombinierten Mischer verwenden.

Das Auffälligste an dieser und ähnlichen Strecken ist ihre Einfachheit. Die Leistung dieser Tuner beruht nicht auf einer ausgeklügelten Schaltung, sondern auf dem hochselektiven Design ihrer Hohlraumfilter. Dieser unterscheidet sich geringfügig von der Abbildung oben dadurch, dass er über einen Eingangshohlraum verfügt und der Mischer einen Hohlraum mit dem Verstärkerausgang teilt. Abgesehen davon und der Verwendung von Varicap-Dioden anstelle von Luftkondensatoren sind sie sich jedoch äußerst ähnlich.

Als 80er-Jahre-Teenager mit einem ständigen Vorrat an diesen Dingen gab es jede Menge Spielraum zum Experimentieren. Der einfachste Trick bestand darin, daraus einen superselektiven Antennenverstärker zu machen, indem man die Mischdiode entfernte, nur den HF-Verstärker mit Strom versorgte und eine Kopplungsschleife in UHF-Größe an den ZF-Anschluss anlötete, um daraus einen UHF-HF-Ausgang zu machen. Stecken Sie das in das Antennenkabel, stimmen Sie es sorgfältig ab, und plötzlich sehen Sie irgendwo anders Lokalnachrichten ohne Schnee auf dem Bild. In den 80ern musste man seine Begeisterung dahin bringen, wo man sie bekommen konnte.

Von größerem Interesse für einen jungen Funkamateur war der Oszillatorhohlraum. Eine sorgfältig installierte Koppelschleife könnte einige Milliwatt HF verbrauchen, genug, um einen kleinen Sender zu bauen. Wenn man ein Videosignal über einen Puffer in den Oszillatortransistor einspeist, entsteht ein vernünftiger Videosender, der das gesamte UHF-Band abdeckt, definitiv illegal, aber glücklicherweise nicht leistungsstark genug, um die Behörden gegen einen jungen Experimentator zu stellen.

Durch sorgfältiges Löten war es möglich, die Streifenleitungen in jedem Hohlraum durch längere zu ersetzen, die so gefaltet waren, dass sie in den Raum passen, und alle Hohlräume nach unten zu ziehen, um im Amateurband von 430 MHz (70 cm) zu arbeiten. Dann war es möglich, entweder einen 70-cm-ATV-Empfänger oder einen viel nützlicheren Sender für 70-cm-ATV zu bauen, indem der HF-Verstärker durch einen abgestimmten und modulierten PA in denselben Hohlräumen ersetzt wurde. Ich möchte jedoch schnell hinzufügen, dass keiner meiner auf diese Weise hergestellten Sender jemals einen realen Kontakt außerhalb der Grenzen eines Workshops oder eines Radioclubtreffens hergestellt hat.

Das Allerbeste bei meinem Hackerangriff auf den TV-Tuner war ein Gerät, das über einen vollständig modularen Kleinsignalteil verfügte. Zwei abgeschirmte Dosen, von denen eine ein Varicap-TV-Tuner und die andere, etwa doppelt so groß, ein kompletter ZF-Streifen und Demodulator war. Mit nur geringem Verkabelungsaufwand könnte daraus ein kompletter TV-Receiver mit Video- und Tonausgabe werden, obwohl das nicht der Zweck war, für den ich ihn genutzt habe. Die Abstimmspannung eines Varicap-Tuners beträgt 0 bis 33 Volt. Mit einem Sägezahngenerator von 0 bis 33 V und einem Oszilloskop hatte ich also einen einfachen, aber funktionierenden Spektrumanalysator.

Leider hat der Spektrumanalysator, der auf einem aus einer Kaffeedose geborgenen Stück Weißblech aufgebaut ist, die Jahrzehnte nicht überlebt. Ich erinnere mich, dass es seine 33 V aus einer 12-V-Versorgung über einen Multivibrator mit zwei Transistoren erzeugte, der einen Diodenvervielfacher speiste, und dass der Sägezahngenerator ein besonders unangenehmer Thyristor-Relaxationsoszillator war. Mit einer kleinen Anpassung des ZF-Streifens, um die Bandbreite zu verengen, ergab sich auf dem Oszilloskop jedoch ein gutes Bild des UHF-TV-Bands, durch das man alle vier lokalen TV-Kanäle und kleinere Spektren der weiter entfernten sehen konnte. Ehrlich gesagt war es im Nachhinein ziemlich nutzlos, abgesehen davon, dass ich sagen durfte, dass sich in meinem Testkit ein Spektrumanalysator befand, aber hey! Ich war das einzige Kind in Großbritannien, das sagen konnte, dass es einen Spektrumanalysator gebaut hatte.

Es war eine ziemliche Aufgabe, einen Tuner für das Foto oben zu finden, da sie heutzutage aus dem Hintergrundrauschen des Elektroschrotts verschwunden sind. Der tragbare Fernseher, den ich gefunden habe, war damals als Videomonitor umgebaut worden, wahrscheinlich der Grund, warum ich daran festhielt. Es mag zwar eine Technologie sein, die längst überholt ist, aber ich habe immer noch ein Faible für diese Tuner, denn durch sie habe ich gelernt, mich mit den Feinheiten der UHF-Konstruktion vertraut zu machen. Ich höre oft sagen, dass HF-Design eine Art schwarze Kunst sei, worauf ich antworten würde, wenn das der Fall sei, dann sei es eine Kunst, die man nur durch Erfahrung erlernen könne. Vielleicht hatte ich Glück, dass ich die Möglichkeit hatte, diese Erfahrung in jedem Müllcontainer zu sammeln.