zum Selbstbau von UKW-Empfängern
im Aufbau
Stand: 25.
März 2016
Bereits für wenige Euros sind aus China Bausteine erhältlich, mit deren Hilfe sich auf einfache Weise leistungsfähige FM-Rundfunkempfänger in modernster DSP-Technik aufbauen lassen. Zur Inbetriebnahme werden lediglich entweder ein ( Stereo-) Kopfhörer oder je nach Version ein bis zwei Lautsprecher, ein Stück Draht als Antenne und eine Energiequelle benötigt. Für den Betrieb im üblichen Versorgungsspannungsbereich von 3-5 V bietet sich dabei z.B. die Verwendung einer einzelnen LiPo-Akkuzelle mit etwa 3,7 V an.
Die Empfangsfrequenzen können je nach Version in 100 KHz-Schritten entweder über Taster oder via Drehgeber eingestellt werden. Ihre Anzeige erfolgt in der Regel über kleine Displays ( Abb.3 und 4 ). Weitere Taster bzw. Drehgeber dienen darüberhinaus der Lautstärkeeinstellung. Der abgedeckte Frequenzbereich erstreckt sich üblicherweise von 87.5 bis 108 MHz, kann bei Bedarf aber auch nach unten erweitert werden.
Nach jeder erneuten Inbetriebnahme des Bausteins sollte auch wieder die zuletzt vorher gewählte Frequenz zur Verfügung stehen. Leider aber arbeitete diese Funktion in der Praxis nicht immer ( besonders nach Akkuwechsel ) wie gehofft, so dass ein gewünschtes Programm oft erst wieder mühsam neu gesucht werden musste.
ACHTUNG: Nicht nur die im folgenden Abschnitt beschriebenen Moduln, sondern auch diese Mini-Version gibt es auch als äusserlich sehr ähnlich aussehende Bausteine aber mit FM-Senderfunktion, was bei Bestellungen zu beachten ist.
Abb.3 Empfängermodul-Basisversion in der Frontansicht
Abb.4 Empfängermodul-Basisversion in der Rückansicht
Die Abmessungen ( 49x26.5mm ) des Bausteine nach Abb.3 und 4 erschliessen vielfältige Möglichkeiten zum Aufbau miniaturisierter Empfangseinheiten. Etwas Verwirrung bereiteten mir allerdings die Bezeichnungen, unter denen diese Moduln im Internet zu finden waren. Begriffe wie "LCD Digital FM Transmitter Modul Radio Empfänger Modul 500mW 87-108 MHz Mikrofon Stereo" sorgten auf der Suche nach einem "Nur-Empfangsmodul" doch für etwas Irritation. Dazu kommt, dass neben den Empfängermoduln auch noch auf den ersten Blick kaum unterscheidbare Senderbausteine angeboten werden. Ihr Einsatzbereich ist z.B. die Verwendung als "drahtloses Mikrofon". Nachdem die Anschlusspins links neben dem Display bei der Senderversion aber mit "MIC" und bei der Empfängerversion mit "Sp+" und "Sp-" ( siehe Abb.3 ) bezeichnet sind, ist eine eindeutige Unterscheidbarkeit dennoch immer möglich.
Während der Lautsprecherausgang der Basisversion nur Mono-Betrieb erlaubt, ist die Hörerbuchse auch stereotauglich. Die Steuerung des Bausteins erfolgt ausschliesslich über seine Taster. Mit ihrer Hilfe lassen sich Lautstärkewerte und vorher abgelegte Speicherkanäle anwählen. Weiterhin bewirkt der mit "PAUSE" bezeichnete Taster nach Kurzbetätigung eine Stummschaltung der Tonausgänge. Nach längerem Drücken startet hierüber ein Scanvorgang mit Ablage aller als belegt erkannten Empfangsfrequenzen in Speicherkanälen. Bei mir im Rhein-Main-Gebiet waren das 82 einzelne Frequenzen, so dass man sich an dieser Stelle noch Einstellmöglichkeiten für die Empfindlichkeitsschwelle wünschen würde. Man kann sich aber damit behelfen, indem man während des Scanvorgangs nur ein sehr kurzes Stück Antennendraht ( z.B. 10cm ) anschliesst. Soll beim Scannen der komplette UKW-FM-Bereich erfasst werden, so ist diese PAUSE-Taste für den gesamten Scanzeitraum gedrückt zu halten. Der jeweilige Fortschritt kann dabei auf dem Display verfolgt werden.
Abb.5 Empfängermodul in der etwas komfortableren, aber auch etwas größeren Version ( 75x45mm ) in Frontansicht
Abb.6 Der gleiche Baustein in Rückansicht
Die Abb.5 und 6 zeigen die etwas komfortablere, aber auch deutlich grössere Bausteinversion . Ihr Vorteil gegenüber der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Basisversion besteht zuerst einmal darin, dass neben dem Ausgang für Kopfhörerbetrieb nun auch zwei 3W-Lautsprecherausgänge für Stereo-Wiedergabe zur Verfügung stehen. Als weiterer Unterschied erfolgt die Bedienung jetzt über zwei Drehgeber. Während ein Geber zur Einstellung der gewünschten Lautstärke benutzt wird, dient der Zweite der Frequenzanwahl im 100 KHz-Raster. Möglichkeiten zur Ablage von Speicherkanälen gibt es nicht, bzw. habe ich zumindest noch nicht entdeckt. Auf jeden Fall bleibt die zuletzt eingestellte Frequenz aber bei beiden Versionen auch nach dem Ausschalten erhalten und steht bei erneuter Inbetriebnahme wieder zur Verfügung.
Zwei besondere Einstellmöglichkeiten ergeben sich durch Niederdrücken der mit den Drehgebern kombinierten Taster. Nach Betätigung des ansonsten zur Frequenzanwahl benutzten Bedienelementes kann zwischen einem Betrieb mit oder ohne Rauschsperre gewählt werden. Dabei wird die jeweils aktive Einstellung auch auf dem Display angezeigt.
Weiterhin lässt sich über den mit dem Lautstärkedrehgeber kombinierten Taster auch eine Erweiterung des Empfangsbereiches für Frequenzen ab 76 MHz durchführen. Eine Umschaltung zwischen den beiden möglichen Frequenzbereichen erfolgt jeweils, wenn der Taster beim Anlegen der Versorgungsspannung noch zusätzlich gedrückt ist.
Die Energieversorgung dieser Moduln kann im Bereich von 3-5V über die entsprechenden Pins auf der Platine erfolgen. Darüberhinaus ist auch eine 5V-Versorgung über den USB-Anschluss möglich.
Bei Anschluss an einen PC mithilfe eines Standard-USB-Adapterkabels wird der Baustein versorgt und schaltet zudem automatisch in einen Modus um, der auf seinem Display unter dem Namen "PC" signalisiert wird. Abgesehen von der Ausgabe einer Fehlermeldung tat sich danach zumindest bei meinem PC aber erst einmal weiter nichts. Inzwischen schrieb Daniel aber noch zum Thema:
....... beim Anschluss an den PC, wird unter Windows 10 bei mir problemlos der Treiber über das Windows Update installiert und funktioniert. Dabei wir ein Audio „Lautsprecher“ Device angelegt ( siehe Abb.7 ). Ich verwende ein ganz normales USB-Kabel. Das Modul funktioniert dann nicht mehr als FM-Empfänger, sondern als Soundkarte ( in eine Richtung ). Für meine Anwendung ist das gar nicht so schlecht. Ich will meinen Röhren-Brüllwürfel mit einem FM-Empfänger ausstatten. Jetzt kann ich ihn gleichzeitig noch als Audio Ausgabe vom PC nutzen.
Die Installation als „Lautsprecher“ funktioniert auch unter W8.1 und W7. Ich habe beides getestet. Bei 8.1 bringt er zwar beim Einstecken die Fehlermeldung, dass das Gerät nicht erkannt wurde, aber nach einiger Zeit der Kommunikation mit Redmond ist der Treiber installiert. Die Fehlermeldung kommt bei mir beim nächsten „Einstecken“ wieder, aber es funktioniert trotzdem. Die Tiefen von Windows sind unergründlich.
Abb.7
Soll dagegen via USB-Kabel lediglich
eine 5V-Versorgung des Bausteins bewirkt werden, so funktioniert das
nur, wenn entweder nur die beiden
Powerpins beschaltet sind oder die ansonsten Datensignale
führenden Verbindungsadern auf der Seite der Energiequelle ins
Leere laufen.
Alle hier erwähnten Modultypen sind sehr einfach einsetzbar. Unbedingt einzuhalten sind aber die jeweiligen Maximalwerte für die zulässige Betriebspannung. Eine Verpolung der Spannungsanschlüsse ist unter allen Umständen zu vermeiden und kann zur sofortigen Zerstörung des Bausteins führen.
Die Moduln besitzen mit Ausnahme der Mini-Version auch eine serielle Datenschnittstelle ( 38400bps mit TTL-Pegelwerten ). Via AT-Befehle sind hierüber unterschiedlichste Betriebseinstellungen vornehmbar. Nach einiger Suche wurden dazu im Internet auch die benötigten Detailangaben gefunden [6].
Bereits für wenige Euros sind aus China Bausteine erhältlich, mit deren Hilfe sich auf einfache Weise leistungsfähige FM-Rundfunkempfänger in modernster DSP-Technik aufbauen lassen. Zur Inbetriebnahme werden lediglich entweder ein ( Stereo-) Kopfhörer oder je nach Version ein bis zwei Lautsprecher, ein Stück Draht als Antenne und eine Energiequelle benötigt. Für den Betrieb im üblichen Versorgungsspannungsbereich von 3-5 V bietet sich dabei z.B. die Verwendung einer einzelnen LiPo-Akkuzelle mit etwa 3,7 V an.
Die Empfangsfrequenzen können je nach Version in 100 KHz-Schritten entweder über Taster oder via Drehgeber eingestellt werden. Ihre Anzeige erfolgt in der Regel über kleine Displays ( Abb.3 und 4 ). Weitere Taster bzw. Drehgeber dienen darüberhinaus der Lautstärkeeinstellung. Der abgedeckte Frequenzbereich erstreckt sich üblicherweise von 87.5 bis 108 MHz, kann bei Bedarf aber auch nach unten erweitert werden.
MINI-FM-STEREO-EMPFÄNGERMODULN
Mit Abmessungen von
nur 30x13.5mm gehören die Moduln nach Abb.1 und 2 zu den kleinsten
ihrer Kategorie [4]. Ihr Herzstück ist ein Chip des Typs GS1299
[5]. Die Versorgungspannung kann im Bereich von 1.8-3.6V liegen, wobei
von etwa 25mA Stromaufnahme auszugehen ist. Als
Energieversorgungsquelle hatte ich für erste Versuche
beispielsweise eine 3V-Lithium-Batterie des Typs
CR2032 verwendet.
Die Stereo-Ausgangssignale stehen mit max. 2x10mW an einer 3.5mm-Klinkenbuchse zur Verfügung. Wird hier ein Kopfhörer angeschlossen, so dient dessen Zuleitung gleichzeitig auch als Empfangsantenne.
Auf der Platinenunterseite sind 5 Taster angeordnet. Während S3 als Aus/Ein-Schalter arbeitet, werden über S1 und S2 die Lautstärkeeinstellungen vorgenommen. Über S4 und S5 kann jeweils in eine Richtung der Sendersuchlauf bis zur nächsten als belegt erkannten Frequenz gestartet werden.
Die Stereo-Ausgangssignale stehen mit max. 2x10mW an einer 3.5mm-Klinkenbuchse zur Verfügung. Wird hier ein Kopfhörer angeschlossen, so dient dessen Zuleitung gleichzeitig auch als Empfangsantenne.
Auf der Platinenunterseite sind 5 Taster angeordnet. Während S3 als Aus/Ein-Schalter arbeitet, werden über S1 und S2 die Lautstärkeeinstellungen vorgenommen. Über S4 und S5 kann jeweils in eine Richtung der Sendersuchlauf bis zur nächsten als belegt erkannten Frequenz gestartet werden.
Abb.1
Mini-Modul von oben
Abb.2 Mini-Modul Unteransicht
Die Empfangsleistung dieses Bausteins
konnte durchaus überzeugen, aber eine Frequenzanzeige wurde doch
sehr stark vermisst. Nachdem der Suchlauf beispielsweise hier im
Rhein-Main-Gebiet mehr als 70 Frequenzbelegungen registrierte, erwies
sich die Suche nach
einem bestimmten Programm immer als etwas umständlich. Nach jeder erneuten Inbetriebnahme des Bausteins sollte auch wieder die zuletzt vorher gewählte Frequenz zur Verfügung stehen. Leider aber arbeitete diese Funktion in der Praxis nicht immer ( besonders nach Akkuwechsel ) wie gehofft, so dass ein gewünschtes Programm oft erst wieder mühsam neu gesucht werden musste.
ACHTUNG: Nicht nur die im folgenden Abschnitt beschriebenen Moduln, sondern auch diese Mini-Version gibt es auch als äusserlich sehr ähnlich aussehende Bausteine aber mit FM-Senderfunktion, was bei Bestellungen zu beachten ist.
FM-EMPFÄNGERMODUL
BASISVERSION
Abb.3 Empfängermodul-Basisversion in der Frontansicht
Abb.4 Empfängermodul-Basisversion in der Rückansicht
Die Abmessungen ( 49x26.5mm ) des Bausteine nach Abb.3 und 4 erschliessen vielfältige Möglichkeiten zum Aufbau miniaturisierter Empfangseinheiten. Etwas Verwirrung bereiteten mir allerdings die Bezeichnungen, unter denen diese Moduln im Internet zu finden waren. Begriffe wie "LCD Digital FM Transmitter Modul Radio Empfänger Modul 500mW 87-108 MHz Mikrofon Stereo" sorgten auf der Suche nach einem "Nur-Empfangsmodul" doch für etwas Irritation. Dazu kommt, dass neben den Empfängermoduln auch noch auf den ersten Blick kaum unterscheidbare Senderbausteine angeboten werden. Ihr Einsatzbereich ist z.B. die Verwendung als "drahtloses Mikrofon". Nachdem die Anschlusspins links neben dem Display bei der Senderversion aber mit "MIC" und bei der Empfängerversion mit "Sp+" und "Sp-" ( siehe Abb.3 ) bezeichnet sind, ist eine eindeutige Unterscheidbarkeit dennoch immer möglich.
Während der Lautsprecherausgang der Basisversion nur Mono-Betrieb erlaubt, ist die Hörerbuchse auch stereotauglich. Die Steuerung des Bausteins erfolgt ausschliesslich über seine Taster. Mit ihrer Hilfe lassen sich Lautstärkewerte und vorher abgelegte Speicherkanäle anwählen. Weiterhin bewirkt der mit "PAUSE" bezeichnete Taster nach Kurzbetätigung eine Stummschaltung der Tonausgänge. Nach längerem Drücken startet hierüber ein Scanvorgang mit Ablage aller als belegt erkannten Empfangsfrequenzen in Speicherkanälen. Bei mir im Rhein-Main-Gebiet waren das 82 einzelne Frequenzen, so dass man sich an dieser Stelle noch Einstellmöglichkeiten für die Empfindlichkeitsschwelle wünschen würde. Man kann sich aber damit behelfen, indem man während des Scanvorgangs nur ein sehr kurzes Stück Antennendraht ( z.B. 10cm ) anschliesst. Soll beim Scannen der komplette UKW-FM-Bereich erfasst werden, so ist diese PAUSE-Taste für den gesamten Scanzeitraum gedrückt zu halten. Der jeweilige Fortschritt kann dabei auf dem Display verfolgt werden.
FM-EMPFÄNGERMODUL
ERWEITERTE VERSION
Abb.5 Empfängermodul in der etwas komfortableren, aber auch etwas größeren Version ( 75x45mm ) in Frontansicht
Abb.6 Der gleiche Baustein in Rückansicht
Die Abb.5 und 6 zeigen die etwas komfortablere, aber auch deutlich grössere Bausteinversion . Ihr Vorteil gegenüber der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Basisversion besteht zuerst einmal darin, dass neben dem Ausgang für Kopfhörerbetrieb nun auch zwei 3W-Lautsprecherausgänge für Stereo-Wiedergabe zur Verfügung stehen. Als weiterer Unterschied erfolgt die Bedienung jetzt über zwei Drehgeber. Während ein Geber zur Einstellung der gewünschten Lautstärke benutzt wird, dient der Zweite der Frequenzanwahl im 100 KHz-Raster. Möglichkeiten zur Ablage von Speicherkanälen gibt es nicht, bzw. habe ich zumindest noch nicht entdeckt. Auf jeden Fall bleibt die zuletzt eingestellte Frequenz aber bei beiden Versionen auch nach dem Ausschalten erhalten und steht bei erneuter Inbetriebnahme wieder zur Verfügung.
Zwei besondere Einstellmöglichkeiten ergeben sich durch Niederdrücken der mit den Drehgebern kombinierten Taster. Nach Betätigung des ansonsten zur Frequenzanwahl benutzten Bedienelementes kann zwischen einem Betrieb mit oder ohne Rauschsperre gewählt werden. Dabei wird die jeweils aktive Einstellung auch auf dem Display angezeigt.
Weiterhin lässt sich über den mit dem Lautstärkedrehgeber kombinierten Taster auch eine Erweiterung des Empfangsbereiches für Frequenzen ab 76 MHz durchführen. Eine Umschaltung zwischen den beiden möglichen Frequenzbereichen erfolgt jeweils, wenn der Taster beim Anlegen der Versorgungsspannung noch zusätzlich gedrückt ist.
Die Energieversorgung dieser Moduln kann im Bereich von 3-5V über die entsprechenden Pins auf der Platine erfolgen. Darüberhinaus ist auch eine 5V-Versorgung über den USB-Anschluss möglich.
Bei Anschluss an einen PC mithilfe eines Standard-USB-Adapterkabels wird der Baustein versorgt und schaltet zudem automatisch in einen Modus um, der auf seinem Display unter dem Namen "PC" signalisiert wird. Abgesehen von der Ausgabe einer Fehlermeldung tat sich danach zumindest bei meinem PC aber erst einmal weiter nichts. Inzwischen schrieb Daniel aber noch zum Thema:
....... beim Anschluss an den PC, wird unter Windows 10 bei mir problemlos der Treiber über das Windows Update installiert und funktioniert. Dabei wir ein Audio „Lautsprecher“ Device angelegt ( siehe Abb.7 ). Ich verwende ein ganz normales USB-Kabel. Das Modul funktioniert dann nicht mehr als FM-Empfänger, sondern als Soundkarte ( in eine Richtung ). Für meine Anwendung ist das gar nicht so schlecht. Ich will meinen Röhren-Brüllwürfel mit einem FM-Empfänger ausstatten. Jetzt kann ich ihn gleichzeitig noch als Audio Ausgabe vom PC nutzen.
Die Installation als „Lautsprecher“ funktioniert auch unter W8.1 und W7. Ich habe beides getestet. Bei 8.1 bringt er zwar beim Einstecken die Fehlermeldung, dass das Gerät nicht erkannt wurde, aber nach einiger Zeit der Kommunikation mit Redmond ist der Treiber installiert. Die Fehlermeldung kommt bei mir beim nächsten „Einstecken“ wieder, aber es funktioniert trotzdem. Die Tiefen von Windows sind unergründlich.
Abb.7
ABSCHLUSSBEMERKUNGEN
Alle hier erwähnten Modultypen sind sehr einfach einsetzbar. Unbedingt einzuhalten sind aber die jeweiligen Maximalwerte für die zulässige Betriebspannung. Eine Verpolung der Spannungsanschlüsse ist unter allen Umständen zu vermeiden und kann zur sofortigen Zerstörung des Bausteins führen.
Die Moduln besitzen mit Ausnahme der Mini-Version auch eine serielle Datenschnittstelle ( 38400bps mit TTL-Pegelwerten ). Via AT-Befehle sind hierüber unterschiedlichste Betriebseinstellungen vornehmbar. Nach einiger Suche wurden dazu im Internet auch die benötigten Detailangaben gefunden [6].
LINKLISTE
[1] http://de.aliexpress.com/item/Brand-New-Top-Quality-LCD-Digital-FM-Transmitter-Module-Radio-Receiver-Module-500mW-87-108MHZ-Microphone/32512212925.html
[2] http://www.banggood.com/DSP-PLL-Digital-Stereo-FM-Radio-Receiver-Module-87-108MHz-With-Serial-Control-p-1004778.html
[3] http://de.aliexpress.com/item/High-Quality-DSP-PLL-Digital-Stereo-FM-Radio-Receiver-Module-87-108MHz-With-Serial-Control-Frequency/32584274517.html
[4] http://de.aliexpress.com/item/1-8V-3-6V-MCU-digital-frequency-stabilization-Stereo-FM-radio-receiver-module/2055090259.html?spm=2114.47010608.4.28.sWSz0b
[5] http://aitendo3.sakura.ne.jp/aitendo_data/product_img/ic/radio/GS1299/GS1299.pdf
[6] http://www.kh-gps.de/fm_china_at.pdf
[2] http://www.banggood.com/DSP-PLL-Digital-Stereo-FM-Radio-Receiver-Module-87-108MHz-With-Serial-Control-p-1004778.html
[3] http://de.aliexpress.com/item/High-Quality-DSP-PLL-Digital-Stereo-FM-Radio-Receiver-Module-87-108MHz-With-Serial-Control-Frequency/32584274517.html
[4] http://de.aliexpress.com/item/1-8V-3-6V-MCU-digital-frequency-stabilization-Stereo-FM-radio-receiver-module/2055090259.html?spm=2114.47010608.4.28.sWSz0b
[5] http://aitendo3.sakura.ne.jp/aitendo_data/product_img/ic/radio/GS1299/GS1299.pdf
[6] http://www.kh-gps.de/fm_china_at.pdf
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