Disclaimer:
Die Besprechungen und technischen Analysen auf dieser Seite sind ausschließlich meine rein persönliche Meinung, basierend auf meinem individuellen Kenntnissen und Anwendung. Sie ersetzen keine offiziellen Herstellerangaben. (Siehe „über…“)
Dies ist keine abschließende Aufzählung - nur die Geräte / Komponenten, die ich selbst nutze (oder kenne) 😃
Einstieg ins Heim-Labor
Must have - Nice to have ?
Die optimale Erstausstattung für HF-ExperimenteUm sich hobbymäßig mit der faszinierenden Welt der Hochfrequenztechnik (HF-Technik) zu beschäftigen, benötigt man glücklicherweise nicht gleich ein voll ausgestattetes Profilabor.
Für den erfolgreichen Start empfehle ich die folgende Grundausstattung:
Jede dieser Komponenten ist in unterschiedlichsten Preiskategorien auf dem Markt erhältlich. Zwar gibt es extrem günstige (billige) Bauteile, die für allererste Einblicke genügen, für sinnvolle Messungen ist jedoch oft der Griff zu etwas hochwertigeren (aber dennoch erschwinglichen) Geräten ratsam, welches man am besten zunächst gebraucht erwirbt.
Im Folgenden will ich aufzeigen, was das absolute Minimum kostet und welche Anschaffungen tatsächlich sinnvoll sind.
Oszilloskop: Einfache Oszilloskope sind bereits als Bausatz für 20 bis 50 € zu haben. Diese bieten meist nur eine Bandbreite im kHz-Bereich, eignen sich aber gut, wenn man gerne selbst bastelt. Sie veranschaulichen wunderbar die Grundfunktion eines Oszilloskops: die Betrachtung einer Wellenform auf der Zeitachse. Messungen sind mit diesen Geräten nicht möglich.
Die sinnvolle Investition: Um in der HF-Technik wirklich messen zu können, benötigt man ein "richtiges" Oszilloskop. Geräte von Marken wie Siglent, Rigol oder Owon (ohne Werbung für den einen oder anderen machen zu wollen) mit einer Bandbreite von 50 bis 100 MHz sind – ob neu oder gebraucht – oft schon für 100 bis 300 € zu finden. An der Technik dieser zum Teil schon seit Jahrzehnten etablierten China-Marken gibt es absolut nichts auszusetzen, und ein Zwei-Kanal-Gerät reicht für den Anfang völlig aus. Diese Geräte haben meist auch schon eine FFT-Funktion.
Will man sich ein Neu-Gerät kaufen ist der Preisunterschied zwischen einem 2-Kanal und einem 4-Kanal Gerät bei diesen Marken nicht so groß, weshalb ich dann ein 4-Kanal Gerät kaufen würde.
Funktionsgenerator: Den günstigsten Funktionsgenerator findet man auf Plattformen wie AliExpress teilweise schon für unglaubliche 2 €. Er hat einen XR2206 Chip und funktioniert, ist aber eher als "Spaß-Objekt" für den allerersten Anfang zu betrachten, weil genaue Einstellungen (Frequenz / Amplitude) nicht möglich sind.
Die sinnvolle Investition: Für ernsthaftere Experimente empfehlen sich zweikanalige Geräte, beispielsweise von Joy-It oder anderen Marken. Interessanterweise sehen sich die Geräte in dieser Einstiegsklasse von den technischen Daten und der Bedienung sehr ähnlich 😎. Zwei Kanäle sollten es für sinnvolle Versuche schon sein. Diese Modelle sind weit verbreitet, kosten un die 100 € und beherrschen bereits wichtige Funktionen wie beispielsweise AM / FM Modulation.
Kabel und Stecker: Für die ersten Gehversuche genügen oft sehr günstige Kabel. Sobald es jedoch an ernsthafte Messungen im MHz-Bereich geht, sind diese nicht mehr geeignet, da sie das Signal zu stark beeinträchtigen. Hier lohnt es sich, langfristig in etwas bessere Qualität zu investieren.
Digital-Multimeter (DMM): Einfache Multimeter gibt es beispielsweise bei Amazon schon für rund 5 € 🥹. Diese funktionieren zwar begrenzt, sind aber für höhere Spannungen (wie etwa die Netzspannung) absolut nicht empfehlenswert und teils sogar gefährlich.
Die sinnvolle Investition: Anstatt extrem billig neu zu kaufen, lohnt sich oft ein Blick auf eBay. Dort findet man regelmäßig sehr gute, gebrauchte Markengeräte für kleines Geld (< 50€) auf die man sich beim Messen verlassen kann.
Splitter / Combiner: Darüber kann man sicher streiten, was „must have“ angeht. Aber diese Komponenten sind m.E. ideal um die Welt der Signale zu verstehen und sind für den Einstieg in die HF-Technik meines Erachtens absolut super geeignet. Da es sich um vergleichsweise einfache Bauteile handelt, bei denen man technisch kaum etwas verkehrt machen kann, sind günstige China-Importe (die man massenhaft für kleines Geld (<10€) auf eBay findet) hier absolut empfehlenswert.
Attenuator (Abschwächen): Wer mit HF-Techbik arbeitet benötigt Attenuator - aus den verschiedensten Gründen. Das Front-End einiger HF-Messgeräte, wie z.B. Spectrum Analyzer oder Vector Network Analyzer (das trifft auf teure oder günstigere Geräte gleichermaßen zu), ist extrem empfindlich und kann schnell überlastet werden und in Rauch aufgehen, wenn das angelegte Signal einen zu hohen Pegel hat. Mit „zu hoch“ sind schon Pegel über 5 Vrms (Effektivspannung) gemeint. Wenn man sich nicht ganz sicher ist unterhalb der gefährlichen Pegel zu bleiben, sollte man zunächst immer einen Attenuator vorschalten
If in doubt - attenuate!
Auch können Attenuator genutzt werden um die Isolation zwischen Kanälen entscheidend zu verbessern oder für eine höhere Rückflussdämpfung sorgen. Dafür nimmt man gerne 6dB Attenuator, weshalb man gerade von denen ein paar auf Lager haben sollte. 2 Watt Attenuator sollten es tun.
Labor-Netzteil: Es muss nicht ein großes, programmierbares, teures Labornetzteil sein, es sollte aber auf keinen Fall ein Schaltnetzteil, sondern ein Linearnetzteil sein!
Schaltnetzteile in einem „HF-Labor“ sind die Pest. Sie produzieren Rauschen und senden ihre Schaltimpulse (im kHz-Bereich) in die Umgebung. Diese müsste man durch aufwendige Maßnahmen reduzieren. Leider kommen fast alle aktiven HF-Komponenten aus China mit 12V Steckernetzteilen, die a) billig sind und b) jede Menge Emission haben, was niemand braucht.
Für diesen Zweck gibt es bezahlbare 12V Linearnetzteile (nicht regelbar!), die glatte 12 V DC mit 3-5 A zur Verfügung stellen, womit man einige dieser kleinen Komponenten betreiben kann. Ich habe mir ein Teil einer chinesischen Firma zugelegt, die eigentlich solche Linearnetzteile für den Audio-Bereich herstellen. Auch da sind Schaltnetzteile für HiFi-Enthusiasten ein NoGo. Das Netzteil hat ca 100€ gekosten und arbeitet seit Monaten 7/24 problemlos und ohne merkbare Wärmeemission. Unbedingt empfehlenswert (wenn man 12V Komponenten nutzt 😎)!
Solche Netzteile gibt es auch für 5 oder 24 V DC (nicht regelbar!).
Programmierbare Linearnetzteile sind etwas teurer, aber immer dann angesagt, wenn Spannungen zwischen 0 und 32 V DC (häufigster Spannungsbereich für programmierbare Labornetzteile) benötigt werden. Braucht man für Operationsverstärker beispielsweise eine symmetrische Versorgungsspannung (z.B: +/- 15 V DC) so empfiehlt sich ein 2-Kanal Netzteil mit der Möglichkeit der seriellen Schaltung. Die sind auch gebraucht sehr gut, weil daran eigentlich nicht viel kaputt gehen kann (von alternden Kondensatoren mal abgesehen).
Apropos „Erste Experimente“
Tutorials kommen an anderer Stelle, nur hier schon mal ein paar sehr wichtige Hinweise … wo wir gerade vom Einstieg ins HF-Hobby sprechen:
1. Die Todesfalle: Niemals an der Steckdose (Netzspannung) messen!
Das ist der absolut wichtigste Hinweis: Gehe mit deinem Oszilloskop niemals an die 230V-Netzsteckdose! Auch nicht, "um mal kurz zu gucken, wie der Sinus aussieht".
Warum ist das so gefährlich?
Ein normales Tisch-Oszilloskop ist über sein Stromkabel geerdet. Das bedeutet: Die metallischen Anschlüsse vorne am Gerät (die BNC-Buchsen) und die Masseklemme deines Tastkopfs sind direkt mit dem Schutzleiter (Erde) deiner Hausinstallation verbunden.
Wenn du nun den Tastkopf in die Steckdose steckst und aus Versehen die Phase triffst, fließt der volle Strom der Steckdose ungebremst durch dein Oszilloskop in die Erde ab. Die Folge: Ein gewaltiger Knall, ein zerstörtes (und teures) Oszilloskop, eine herausfliegende Sicherung und akute Lebensgefahr für dich!
Für dieses Unterfangen benötigt man spezielles Equipment und Vorkehrungen!
2. Kenne deine Grenzen: Maximale Eingangsspannung
Auf jedem Tastkopf und auch vorne am Oszilloskop (neben den Buchsen) steht eine maximale Spannung, z. B. 300V RMS CAT II. Diese darf niemals überschritten werden, da sonst die empfindliche Eingangselektronik deines Oszilloskops sofort verbrennt.
Der 10x-Schalter: Die meisten Tastköpfe haben einen kleinen Schalter mit den Stellungen 1X und 10X. Gewöhne dir an, diesen Schalter immer auf 10X zu belassen. In dieser Stellung wird das Signal im Tastkopf um den Faktor 10 abgeschwächt, bevor es in das Oszilloskop gelangt. Das schützt den empfindlichen Eingang deines Geräts massiv und verfälscht (durch die geringere kapazitive Last) zudem das Signal weniger. Du musst dann nur im Menü deines Oszilloskops einstellen, dass du einen 10X-Tastkopf benutzt, damit die Werte auf dem Bildschirm richtig umgerechnet werden. Siehe Tutorial über passive Tastköpfe.
3. Vorsicht bei Netzteilen und Röhrenverstärkern
Als Anfänger solltest du dich von offenen Netzteilen (wie man sie in PCs oder Fernsehern findet) und Röhrenverstärkern (soll’s noch geben) fernhalten. In Netzteilen gibt es oft Bereiche, die nicht galvanisch vom Netz getrennt sind (sogenannte "heiße" Seiten) – hier gilt wieder das Kurzschluss- und Lebensgefahr-Problem aus Punkt 1. Röhrenverstärker arbeiten zudem intern oft mit 300 bis 500 Volt Gleichspannung, was weit über dem liegt, was typische Anfänger-Tastköpfe vertragen.
