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Follow up: Schaltplan eines HF‑Phasenschiebers für Kurzwellenempfang

Ein kompakter, variabler Phasenschieber mit passiver Summierung ist für den Kurzwellen‑Empfang gut machbar. Unten findest du einen detaillierten Schaltplan (ASCII), konkrete Bauteilwerte, Wickeldaten und einen praxistauglichen Abgleich. Außerdem beantworte ich, ob ein Phase Shifter mit nur einer Antenne sinnvoll ist.

Geht ein Phase Shifter mit nur einer Antenne?

  • Kurzantwort: Für besseren Empfang im Sinne von SNR‑Gewinn brauchst du zwei Sensoren im Raum (zwei Antennen, oder Hauptantenne plus Noise‑Probe). Mit nur einer Antenne kann ein passiver Phasenschieber die Signal‑Rausch‑Relation nicht verbessern; er ändert nur die Phase, nicht die räumliche Selektivität.
  • Sinnvolle Ausnahme: Eine kleine, ungerichtete „Noise‑Probe“ als zweiter Eingang (kurzer Stab/Loop nahe der Störquelle) + Phasenschieber + Summierer. Damit lässt sich lokales QRM auslöschen, während das Nutzsignal aus der Hauptantenne erhalten bleibt.

Schaltung und Funktionsprinzip

  • Zweck: Variable Phasenverschiebung (0–180° plus 180°‑Umpolung) und variable Amplitude auf dem zweiten Kanal, danach passive Summierung beider Kanäle in 50 Ω.
  • Frequenzbereich: 3–30 MHz (empfangsseitig). Durch Umschalten von L kann man den Phasenbereich pro Band komfortabel abdecken.
  • Kernidee: Ein verstellbares LC‑Phasen­glied im zweiten Pfad erzeugt frequenzabhängige Phase; ein Umschalter gibt optional 180° dazu. Summierung über einen einfachen 2×51 Ω‑Resistiv‑Mischer (ca. 6 dB Verlust, für RX unkritisch).

Hinweis: Für TX ist diese Schaltung nicht gedacht. Vor dem Sender unbedingt hart trennen oder per RX‑Only‑Port anbinden.

Schaltplan ASCII

Code
                 ┌────────────────────────────────────────────────────┐
 ANT1 ──┬───┬───►│ T1  1:1                                          │
        │   │    │ (FT37-43, 10 Wdg bifilar)                        │
        │   └─────────────┐                                         │
        │                 │  Sek: a ──────────────┐                  │
        │                 └───────────────────────┴───► 51Ω ──┐      │
        │                                             (R1)    │      │
        │                                                     ├── SUM ──► 51Ω (R3) ─► ESD ► RX
 ANT2 ──┴───┬───► T2 1:1                                      │
            │      (FT37-43, 10 Wdg bifilar)                 │
            │                                                │
            │  Sek: a ──────┬───────────────┬────────────┐  │
            │               │               │            │  │
            │            [S1 A/B]       ATTENUATOR       │  │
            │           180° invert     (L-Pad grob)     │  │
            │          DPDT: Sek a/b     220Ω ─┬─ 1k P  │  │
            │          vertauschen             │        │  │
            │                                   └─ 220Ω ┘  │
            │                                                │
            │                   PHASE NETWORK                │
            │                    (LC variabel)               │
            │        ┌───────────── Lx ─────────────┐       │
            │        │                               │       │
            └────────┴─────◄───o/ o───►──── Cvar ────┴──► 51Ω (R2) ─┘
                         S2 (Band)           10–500 pF
                         Lx: 10µH / 3.3µH / 1µH      Trimmer 5–50 pF parallel

SUM ──► 51Ω (R3) ──► Clamp: 2× Schottky (BAT54S) antiparallel gegen GND ──► RX 50Ω

Masse sternförmig, alle Trafos primär/sekundär isolieren, BNC/PL‑Buchsen an Metallgehäuse.
  • Rolle T1/T2: Breitband‑Isolation, stabile Symmetrie und einfache 180°‑Umpolung über S1 (Sekundärleitungen tauschen).
  • Attenuator: Grobe Pegelanpassung des zweiten Kanals, damit das Null (oder Maximum) sauber einrastet.
  • Phase‑Netzwerk: Serielles L, variabler C nach Masse. Mit S2 werden L‑Bereiche umgeschaltet; Cvar „dreht“ die Phase bei gegebener Frequenz.
  • Summierer: R1 und R2 bilden einen simplen Resistiv‑Mischer in den 50 Ω‑Eingang (R3). Gesamtverlust ~6 dB, akzeptabel für RX.

Stückliste und Wickeldaten

  • Trafos (T1, T2): FT37‑43, bifilar 10 Windungen, 1:1.
  • Widerstände: R1, R2, R3 je 51 Ω, 0,25 W, HF‑geeignet (Metallfilm).
  • Attenuator: 2× 220 Ω (Metallfilm 0,25 W), 1 kΩ Drahtpoti (oder 500 Ω), Knopf mit Skala.
  • Induktivitäten Lx (S2):
    • 10 µH (1,8–5 MHz), 3,3 µH (5–14 MHz), 1 µH (14–30 MHz).
    • Luftspule auf 6 mm Wickelkörper; Draht 0,6–0,8 mm CuL. Richtwerte: 10 µH ≈ 30 Wdg, 3,3 µH ≈ 17 Wdg, 1 µH ≈ 10 Wdg (feinabgleichen).
  • Kondensatoren: Cvar 10–500 pF (Luft‑Drehko), Trimmer 5–50 pF parallel zu Cvar (Feinbereich), NP0/C0G für Festwerte.
  • Dioden (ESD): BAT54S (antiparallel zum RX‑Eingang).
  • Schalter: S1 DPDT für 180°‑Umpolung, S2 3‑Stufen Drehschalter für Lx.
  • Buchsen/Gehäuse: BNC oder PL, Metallgehäuse, sternförmige Masseführung, kurze RG‑174/RG‑316 Jumper.

Abgleich und Betrieb

  1. Vorbereitung:
    • Antennen: Hauptantenne an ANT1. Zweite Antenne an ANT2 (z. B. Noise‑Probe: 30–50 cm Stab/kleiner Loop in Störnähe, über 1:1‑Trafo auf 50 Ω).
    • Bandwahl: S2 auf passenden Lx‑Bereich stellen.
  2. Grobeinstellung:
    • Pegel: Mit dem Attenuator den ANT2‑Pegel ungefähr an ANT1 anpassen (S‑Meter oder akustisch).
    • 180°‑Test: S1 umlegen; die Störung sollte sich hörbar verändern. Die Stellung mit tiefster Störung merken.
  3. Phasenabgleich:
    • Cvar langsam drehen, bis die Störung ein Minimum erreicht.
    • Feinabgleich: Trimmer leicht nachführen, dann Attenuator minimal korrigieren, erneut Cvar fein drehen. Wiederhole 1–2‑mal.
  4. Hinweise:
    • Zielgröße: Auf konstantem Störträger oder breitbandigem QRM abgleichen, nicht auf das Nutzsignal.
    • Bandwechsel: Bei Frequenzwechsel Lx (S2) und Cvar anpassen.
    • Schutz: Nicht im TX‑Zweig betreiben. Bei TRX Betrieb unbedingt RX‑Only‑Port oder Relais‑Bypass nutzen.

Faustformel: Die Phasenlage eines LC‑Glieds hängt über die Reaktanzen XL=2πfL und XC=12πfC ab. Durch Variieren von C „rotierst“ du den Vektor im Summenpunkt; mit L wählst du die komfortable Stellmitte pro Band.

Varianten und Ein‑Antennen‑Optionen

  • Noise‑Probe als zweite „Antenne“:
    • Aufbau: 30–50 cm Stab oder 10–20 cm Durchmesser‑Loop, 1:1‑Trafo (FT37‑43, 10 Wdg bifilar), 6–10 dB Dämpfung (R‑Pad) zur Entkoppelung.
    • Platzierung: Nah an der Störquelle, weg von der Hauptantenne.
    • Wirkung: Lokales QRM wird über Phase+Pegel genullt, das weiträumige Nutzsignal bleibt.
  • Breitbandigeres Phasing:
    • Mehrstufig: Zwei LC‑Sektionen in Serie erhöhen Stellreserve über ein größeres Band.
    • Hybrid‑Koppler: Ein 90°‑Hybrid mit Vektor‑Mischung liefert elegantere Kurven, ist im KW‑Bereich aber mechanisch aufwendiger.
  • Nur eine Antenne:
    • Grenze: Ein passiver Phasenschieber allein verbessert das SNR nicht. Für echte Richtwirkung/Null‑Steuerung sind zwei räumlich getrennte Sensoren nötig.

Band‑Empfehlungen für Lx und Cvar

KW‑Band Lx Schalter Cvar Startwert Hinweis
80 m (3,5–3,8 MHz) 10 µH 300–400 pF Trimmer mittig
40 m (7,0–7,2 MHz) 3,3 µH 150–250 pF Feintrimmer anpassen
20–10 m (14–30 MHz) 1 µH 30–120 pF Eher kleiner C‑Bereich

Tipp: Wenn das Nullen „spitz“ wird, leicht Pegel (Attenuator) nachführen, dann Phase nachstellen. Pegel und Phase arbeiten als Team.