Oberwellen 2

Das nächste Bild zeigt das Oberwellenspektrogramm eines um den Faktor 10 höher schwingenden Grundwellenquartzes. (Also 100MHz). Hier sind die Oberwellen im dargestellten Bereich offensichtlich schon wesentlich reduziert, da der Abstand zwischen den einzelnen geradzahligen Harmonischen nun schon 100 MHz beträgt, und die 5.Oberwelle mit 500 MHz bereits die Erfassungsgrenze des verwendeten Analysatorsystems bildet. Wie man auf anderen Geräten leicht nachprüfen kann, setzten sie sich aber auch in diesem Fall mit 100 MHz Sprüngen bis in die höchsten Mikrowellenbereiche fort. Die Bereiche zwischen den einzelnen Harmonischen sind daher relativ sauber, das heißt oberwellenfrei. Die im Bild dennoch sichtbaren, recht niedrigen Peaks zwischen 0 und 250 Mhz werden durch Rundfunksender und Störstrahlungen aus anderen Messgeräten verursacht und haben mit dem hier behandelten Spektrum nichts zu tun. Bei 0 MHz prominiert wieder der ZERO-Peak des Analysers.

Um nun etwa für die Frequenzsynthese eines Funkgerätes eine bestimmte Oberwellenschwingung aus diesem Spektrum zu nutzen und zugleich die unerwünschten Frequenzen unter- oder oberhalb der Wunschfrequenz möglichst effektiv auszublenden (zu dämpfen), benutzt man sogenannte Hochpss- oder Tiefpassfilter:

Die Grafik zeigt Schaltbild und theoretische Durchlasskurve eines einfachen Tiefpassfilters (1.Ordnung)

Hier ist ein entsprechender Hochpassfilter zu sehen

Durch Zusammenschaltung der Einzelfilter entsteht ein Bandpass: Alle Frequenzen unter und Oberhalb einer bestimmten Bandbreite werden gesperrt (bedämpft), der dargestellte Durchlassbereich in der Mitte kann selektiv nachverstärkt und somit genutzt werden.

Natürlich wird durch derart einstufige Filter (1.Ordnung) noch keine besonders hohe Güte zu erwarten sein .- In der Praxis verwendet man stets mehrstufige und sorgfältig gegeneinander abgeschirmte Filter, wobei sich mit herkömmlichen Mitteln und vertretbarem Aufwand immerhin relativ enge Bandbreiten von ca. 25 kHz realisieren lassen. Je mehr Einzelfilter dabei verwendet werden, desto höher ist die Filterordnung: ein zehnstufiges Filter etwa wäre dann auch 10.Ordnung!

Noch engere Bandbreiten lassen sich allerdings nur mit Quartzfiltern und deren Kombinationen untereinander erzielen. Dabei werden die in den herkömmlichen Filtern verwendeten Parallel- und Serienschwingkreise aus Spulen und Kondensatoren durch entsprechend verschaltete Quartze ersetzt. Diese Quartzfilter erlauben dann je nach Ordnung (Anzahl der Einzelstufen) und Güte der Einzelelemente Bandbreiten herab bis etwa in den 100 Hz (0,1 kHz) Bereich. Noch höhere Auflösungen erreicht man mit der PLL Technik (Synthesizer), auf die ich hier aber noch nicht näher eingehen möchte.

Die nachstehende Grafik zeigt als nur ein praktisches Nutzungsbeispiel für solch hohe Selektivität den Spannungs-Frequenzverlauf eines mittels Wobbelempfänger und ZF-Quartzbandfilter von 20 kHz und 2,5kHz Bandbreite empfangenen 27 MHz Signals (Spezifizierter Analyser).
Man beachte die steilen Seitenflanken sowie die hohe Auflösung des 2,5kHz Filters mit Darstellung auch kleinster, für den Sender spezifischer Details innerhalb der Kurve. Solche Auflösungen sind zum Beispiel recht nützlich zur genauen Darstellung und Messung von Modulationseigenschaften eines direkt eingespeisten Senderausgangssignals. Es lassen sich aber durchaus auch Fernmessungen (Frequenz, FM- Hub, Einschwingvorgänge bei der Verwendung von Nachbrennern,- usw.) über Antenne an weiter entfernten, fremden Sendern durchführen, ohne dass diese irgendwie am Messplatz angeschlossen werden müssten. Durch Abspeicherung bestimmter Empfangs und Bildparameter ist bei Kombination mit zusätzlicher Richtantenne und PC sogar eine recht genaue Identifizierung eines bestimmten Senders möglich um diesen, etwa im mobilen Peilbetrieb, sowohl genau lokalisieren als auch eindeutig von anderen Signalen unterscheiden zu können.- Die so gewonnenen spezifischen Messdaten können genau dokumentiert und etwa nach Aushebung illegaler Sender oder Störquellen anschließend als Beweismaterial verwendet werden.

27 MHz Signal mit 20 kHz Quartz-ZF-Filter	27 MHz Signal mit 2,5 kHz Quartz-ZF-Filter

Quartzfilter sind an sich schon extrem teuer und gehören je nach den gewünschten Eigenschaften bezüglich Qualität, Selektion und Mittenfrequenzbereich auch nicht unbedingt zum standardmässigen Lieferprogramm der Hersteller, sondern müssen oft nach Angaben der Kunden erst einzeln angefertigt werden. Das übersteigt nicht selten die finanziellen Mittel eines Bastlers oder Funkamateurs, so dass man sich in der Praxis nicht selten mit dem Ausschlachten alter Geräte und etlichen, teils recht raffinierten Tricks behelfen muss.

Was beim Selektieren und Filtern in Empfängern funktioniert, kann selbstverständlich auch für Frequenzaufbereitung in Sendeanlagen verwendet werden. Dabei richten sich Methodik und Aufwand ganz nach den Anforderungen bezüglich Stabilität, Genauigkeit und Reinheit (Oberwellenarmut) des gewünschten Ausgangssignals.