Hints and Wrinkles

Coils. Resonance circuits. Wave traps.

Tips und Tricks

Spulen. Schwingkreise. Sperrkreise.

Cylinder coils with lower internal capacity

Normal cylinder coils have a relatively large distributed capacity (compared to a honey comb coil or a spider web coil). That is why the whole MW (B.C.) band (520-1620 KHz) sometimes cannot be covered in a single sweep . With the variable capacitor in the low capacity position, the frequency of the tuned circuit will not coincide with the upper band edge because frequency variation of the tuned circuit is not wide enough. If such a coil is divided into several sections (coil wound with several (3-5) sections spaced 4 mm apart), the internal coil capacity is reduced quite a bit. Example: b.c. band. Coil diameter 2 cm, 4 pie windings of 30 turns each.

Even better is a small space between each turn.

Low loss coils

When you want a receiver with both high selectivity and high sensitivity , low loss coils are a must. If available, use r.f. litz wire (stranded wire).

Best coil forms are

• Honey comb coils (basket weave coils)
  Using solid copper wire lets you build air-wound coils. After winding remove the coil former and diptinto a stabilizing compound and let dry, or use polysterene strips to strengthen the coil. The use of r.f. litz wire is problematic because of low mechanical stability. Here you will find a construction plan for a honey comb coil. Low internal capacity and high Q.

• Spider web coils
  Spider web coils are also good (and easier to wind as honey comb coils). Take a look at my construction plan for a crystal receiver with spider web coil. You can use r.f. litz wire! Low internal capacity and high Q.

• Cylinder basket coils
  Almost an "air coil". You can use r.f. litz wire. It is more difficultly to fix the necessary space from turn to turn (One diameter of wire space between each turn). As large as possible coil diameter and as short as possible coil length. Low internal capacity and high Q. Coils with full material as a coil former tube are not to be recommended.

  
  

• Frame coils
  Use only thin coil former of low loss material like Pertinax. Remove as much as possible material of coil former. Useful Q factor. Necessary space from turn to turn for reducing the internal capacity. You can use r.f. litz wire.

• Ferrite core coils.
  Thes coils have also a high Q (short coil wire lenght, when using crisscrossed winded coils also low internal capacitivity). The do-it-yourself of a ferrite core crisscrossed winded coils is quite difficult. The core material must be appropriate for the desired frequency range. Thin RF litz wire is to be procured already heavily. Ready-made coils often have no tapping for the optimal adaptation of the diode. When using two loose coupled coils in double tuned xtal receiver, the construction is quite difficult too.
  

You will find here more information about low loss coils.

The coil is decisive for the quality of your receiver!

Litz wire coils better than solid wire coils?

Litz wire coils have a better "Q" than solid wire coils of the same wire gauge. Litz wire is available with different numbers of strands. For medium wave b.c. - short wave and long wave (LF) band different sizes of litz wires with different numbers of strands are optimal.

Solid copper wire also offers good results when the wire diameter not too small. Wire diameter for b.c. band coils should be number 20 to 24 AWG.

How to solder rf litz wire

Your type of litz wire can directly be tinned with the soldering? Then skip the following lines.

Among other things there is litz wire which connnot be tinned because the strand isolation resist soldering:

Here is some advise for those who are not familiar with the handling of this type of litz wire. It is stranded wire but each wire is enameled to isolate it electrically from all the other wires in the bundle with temperature resistant lacquer. Since each wire is so thin (about numbers 40 to 44 AWG) it is out of question to scrape off the enamel of each wire with a knife in preparation to soldering. Just remove carefully about half of an inch of the silk covering of the wire bundle. Then hold the fine strand bundle into the flame of ethyl alcohol (spirit). Watch the wire become red hot and then imediately immerse into the spirit liquid below the flame to cool off. The litz must be bright and shiny after this. This procedure cleans the wire and it is ready for tinning. Attention! Every fine wire (strand) of the bundle must be tinned. Better try a couple of times with some spare wire to get the knack of it.

Be safety - conscious ! Beware of the open flame ! Don´t start a fire!

Hint by Peter Stepponat

Which coil former is for b.c. band high "Q" best?

The coil formers reduce the coil "Q" factor of the coil. A coil is at best without coil formers ( air coil). But such coils are hardly realizable. Dry card board tubes are suitable. I have made experiments with air- and balsa- and PVC- and card board- and Pertinax coil formers, ranking from good to lesser good. (Click here for a low loss example of spider web former.) It should be attempted generally to use only few material. A compromise between mechanical stability and "Q"-factor is the destination. You will find many different opinions on this subject.

Extremely low loss material for coil formers is not reasonable for DX receivers. When the loaded resonance circuit Q becomes higher than Q 250, the AF frequency range is already low. The modulation becomes dully and hardly understandable.

Thin balsa is appropriate for spider's web coil former if it is dry. Such coil is to be seen here. However, these coil formers are mechanically quite sensible.

Basket weave coils? Spiderweb-coils? Cylinder coils?

Some solutions to a tough question.

Having the same inductance, it is principally more difficult to obtain the same Q with cylinder coils as compared to spiderweb-coils or basket weave coils (honey combs). I personally give precedence to spider-web-coils over basketweave coils and cylinder coils.

• Spiderweb-coils are easier to construct than basket weave coils. High Q because of less coil former volume and you are able to use r.f litz wire. The cardboard coil former nessessary to wind the coil and to keep it in shape only means minimal loss. These effects altogether may weigh more than the adventages of the basket weave coil. I use always 13 slots for the coil former. Why? The turns are so located more rigidly than at only 9 or 11 slots. The distance between the turns is to be adjusted more simply also.

• One advantage of the basket weave coil is that the coil former can be dispensed with after winding (provided you have used enameled wire of some stifness). This type of coil is an "air-coil" with low distributed capacitance. Basket weave coils wound with litz wire are mechanical unstable after removing the coil former. Nevertheless the use of litz wire offers higher quality than enameled wire (magnet wire) in b.c. band range.

• Cylinder coils should have a relatively large diameter and should be winded with turn distance. R.f. litz is well suitable for medium wave (B.C.). The coil former should have low loss material.
  A coil basket coil is well suitable. A low capacity and low loss high performance coil can be built. Notes on the principle: 1 = wodden coil former lateral part. 2 = wooden slabs. 3 = coil wire. 4 = grooves in wooden slabs. So that the wire (winded to distance) do not slip. Do not coat or waterproof or isolate the wood. Employ as thin as possible wood. The distance from turn to turn should have 1 wire diameter size.

You will find differing opinions in Internet discussion groups, web-pages and publications, but also confirmation of my view.

I have measured the q-factor of the above mentioned coil types. These measurements support my opinion.

Small capacity, high inductance means higher Q tuned circuit.

High Q in a tuned circuit is also achieved by choosing a high inductance to capacity ratio. Of course tuning range is affected adversely. Either you incrase the inductance by steps or better still you use changeable coils with small capacity swings (about 320 pF) of the tuning capacitor.

Rejector circuits (wave traps) for B.C. and SW band crystal receivers

In the past, rejector circuits (wave traps) were used to weaken strong transmitters. The normal crystal receiver has only a low selection. Was a local station to strong, this transmitter could disturb other far away stations.

Today we have additionally another problem with detector reception. Crystal receivers have secondary resonances next to the main frequency range.

These resonances arise from antenna - circuit resonances. After darkness, short wave stations get particularly audible in the upper frequency range. Example: SW broadcast stations become audible in Berlin around 9 and 7 and 6 MHz. It is known that these problems occur also in the U.S.A. It is known that these problems occur also in the USA to me.

Within the years 1920-1930 there weren't any stations in this frequency range. Therefore this problem didn´t exist either. In other countries it will be other stations on othter frequencies. A rejector circuit can help here. You can use these wave traps with your B.C. and SW crystal receiver!

SW wave trap.
Construction plan for a rejector circuit 5-8 MHz. When you use only 30 coil turns, the frequency range is approx. 6-11 MHz. (Remark: 4 mm = 0.157 inch. 0.2 mm = 0.0078 inch)

MW (B.C.) wave trap.
Construction plan for a wave trap 500-1650 KHz. Use a spider web coil. 48 turns rf litz wire (45/41 AWG) or isolated solid copper wire (magnet wire) 24 AWG. Thickness of card board coil former 0.06 inch.When you use r.f. litz wire and an air spaced tuning capacitor (2*320 pF), a high "Q" wave trap is the result.

Insert the rejector circuit in the antenna line.

Please, consider that the wave trap reduces the sensitivity a little. However, this is still better as to hear the interferences. Double tuned xtal receivers also can need a wave trap in addition .

Special hints:

• You can add more rejector circuits in series, also in different frequency ranges.

• You can use a second crystal receiver as "rejector circuit", if you have a strong local transmitter in the original frequency range. Connect the antenna with the antenna socket of the "rejector" crystal receiver, the ground socket of this receiver connects with the antenna socket of the main crystal receiver. By carefully tuning, you can attenuate the unwanted station.

When you are interested in"crystal receiver DX- reception" you need some rejector circuits or use a double tuned receiver! (DX = dark x-rax, long distance.

Loose coupling of tuned circuits.

An excellent means to improve the selectitity of the crystal receiver is using two tuned circuits. Inductive coupling of these circuits should be as loose as possible. For a quick check you will need two single-tuned crystal receivers.

Preparation: Tune crystal receiver # 1 to a radio station. Repeat this with crystal receiver # 2.

Now reconnect the antenna and the ground to receiver # 1 (without earphone). Place crystal set # 2 (without either antenna nor ground connection but with an earphone connected) near receiver # 1. Try to place the coils of both receivers as close as possible to each other.

Now you may listen to the previously tuned radio station in receiver # 2. Carefully readjust the tuning. You have a real double-tuned crystal receiver in operation! You may now slowly increase the distance of the coils (and receivers). The signal level in the earphone will decrease but selectivity incrases. Here a schematic of a simple double tuned crystal receiver. Photo 1 and Photo 2 of this quick test.

Zylinderspulen mit geringerer Eigenkapazitaet

Normale Zylinderspulen haben eine relativ grosse Eigen-Kapazitaet (Im Vergleich mit Honigwabenspulen oder Spinnen-Netz-Spulen). Dadurch kann verhindert werden, dass der gesamte MW-Bereich abgestimmt werden kann. Bei herausgedrehtem Drehkondensator ist durch die Spulen-Eigenkapazitaet die oberere Schwingkreis-Frequenz zu niedrig. Die Schwingkreis-Varianz ist zu gering. Verbesserung: die Spule in Abschnitte aufteilen. Ein kleiner Abstand zwischen den Teilspulen veringert etwas die Eigen-Kapazitaet der Spule.)

Noch besser ist es, generell einen kleinen Zwischenraum von Windung zu Windung vorzusehen.

Spulen mit geringer Daempfung

Fuer Detektoren mit hoher Selektivitaet und Empfindlichkeit sollte die Spule aus HF-Litze (fuer MW) oder Volldraht mit grossem Durchmesser (0,5-0,8 mm) aufgebaut werden.

Gute Spulenformen sind

• Honigwaben-Spulen
  Mit Voll-Kupferdraht koennen Sie Luft oder Honigwaben- Spulen bauen. Nach dem Aufbau muessen die Holz- oder Plastik-Teile entfernt werden. Vergessen Sie nicht, die Spulen zu stabilisieren. Geringe Eigenkapazitaet, hohe Guete. Verwendung von HF-Litze schwierig. Einen Bauvorschlag fuer eine Honigwaben-Spule finden Sie hier.

• Spinnen-Netz-Spulen
  Spinnennetz-Spulen sind genau so gut oder besser als Honig-Wabenspulen, aber einfacher herzustellen. Es kann HF-Litzen-Draht verwendet werden. Sehen Sie sich meinen Bauvorschlag mit Spinnennetz-Spule an. Geringe Eigenkapazitaet, hohe Guete.

• Zylinder-Korb-Spulen
  Fast eine "Luftspule". Es kann HF-Litzen-Draht verwendet werden. Der notwendige Abstand von Windung zu Windung ist schwieriger zu fixieren (1 Drahtstareke Abstand von Windung zu Windung). Moeglichst grosser Durchmesser bei moeglichst kurzer Spulenlaenge. Geringe Eigenkapazitaet, hohe Guete. Zylinderspulen mit Vollmaterial als Spulen-Rohr-Koerper sind eigentlich nicht zu empfehlen.

• Rahmen-Spulen.
  Wenn der Spulenkoerper aus duennem daempfungsarmen Material wie Pertinax aufgebaut wird und moeglichst viel des Materials des Spulen-Koerpers entfernt wird , sind auch brauchbare Gueten erreichbar.Abstand von Windung zu Windung erforderlich um geringe Eigenkapazitaet zu erreichen. HF-Litze kann verwendet werden.

• Eisenkern-Spulen.
  Eisenkernspulen haben ebenfalls eine hohe Guete ( kleine Spulendrahtlaenge, bei Kreuzwickel auch geringe Eigenkapazitaet). Der Selbstbau einer Eisenkernkreuzwickelspule ist recht schwierig. Es muss das fuer den gewuenschten Frequenzbereich geeignete Kern-Material verwendet werden. Duenne HF-Litze ist schon schwer zu beschaffen. Fertig gewickelte Spulen haben oft keine Anzapfung zur optimalen Anpassung der Diode. Eine Verwendung im Zweikreis-Empfaenger mit loser variabler induktiver Kopplung ist schwerer zu realisieren.

Mehr uber Spulen mit geringen Verlusten finden Sie hier.

Die Spule entscheidet massgeblich ueber die Qualitaet des Empfaengers!

Litzen-Draht oder Volldraht fuer die Spule?

Litzendraht ergibt hoehere Spulen-Gueten gegenueber Volldraht mit gleichem Durchmesser. Es gibt Litzendraht mit verschiedener Zahl von Einzel-Litzen. Fuer Mittel-, Kurz-, oder Langwelle sind unterschiedliche Einzel-Litz-Zahlen optimal.

Aber auch mit Volldraht sind gute Ergebnisse zu erzielen, wenn der Drahtdurchmesser nicht zu gering ist. Guter Wert fuer eine MW-Spule: 0,5 - 0,8 mm.

Wie man HF-Litze loetet.

Wenn Sie einen Litzentyp haben der sich mit dem Loetkolben verzinnen laesst, brauchen Sie diesen Tip nicht lesen.

Es gibt unter anderem auch Litzendraehte, deren Lack sich nicht mit dem Loetkolben entfernen laesst:

Hier einige Hinweise fuer Sie, wenn Sie nicht mit dem Umgang des Loetens dieses Types HF-Litze vertraut sind. Es ist mehrteiliger Draht, jeder Einzeldraht ist elektrisch von den anderen Draehten des Buendels mit temperaturfesten isoliert. Weil jeder Einzeldraht so duenn ist (Drahtdurchmesser von 0,05-0,07 mm), steht es ausser Frage, dass in Vorbereitung des Loetens nicht mit dem Messer der Lack abgekratzt werden kann. Entfernen Sie vorsichtig ca. 1,5 cm der Seidenumhuellung des Drahtbuendels. Dann halten Sie den feinen Litzen-Draht in die Flamme von Ethylalkohol (Brennspiritus). Beobachten Sie das Rotaufgluehen des Drahtes und tauchen ihn sofort in die darunter befindliche Spiritus-Fluessigkeit um ihn abzukuehlen. Der Draht muss danach hell und glaenzend sein. Diese Prozedur reinigt den Draht und er ist bereit zum Verzinnen. Achtung! Jede Einzellitze im Drahtbuendel muss verzinnt sein. Am besten versuchen Sie es einige Male mit Drahtstuecken, um vertraut zu werden.

Achtung - aufpassen ! Hueten Sie sich vor der offenen Flamme! Verursachen Sie keinen Brand!

Tip von Peter Stepponat

Welcher Spulenkoerper ist fuer hohe Guete im MW Band am besten?

Die Spulenkoerper bedaempfen die Spulensguete. Am Besten ist eine Spule ohne Spulenkoerper (Luftspule), allerdings sind freitragende Spulen fuer Mittelwelle kaum realisierbar. Trockene Papprohre sind geeignet. Ich habe Versuche mit Luft- und Basaholz- PVC- und Papp- und Pertinax- Spulenkoerpern gemacht, die Reihenfolge von gut nach weniger gut. Generell sollte versucht werden, moeglichst wenig Material zu verwenden (Klicken Sie hier fuer ein Beispiel eines Spulenkoerpers fuer eine Spinnennetz-Spule mit geringer Daempfung). Ein Kompromiss zwischen mechanischer Stabilitaet und Spulenguete ist das Ziel. Sie werden viele verschiedene Meinungen zu diesem Thema finden.

Extrem verlustarmes Material fuer Spulenkoerper ist im Uebrigen auch bei DX-Empfaengern nicht sinnvoll. Wird die belastete Schwingkreisguete hoeher als Q 250, ist der NF-Frequenzbereich schon klein und die Modulation wird dumpf und schwerer verstaendlich.

Geeignet ist duennes Balsaholz fuer Spinnennetzspulen-Koerper, wenn es trocken ist. Hier ist eine solche Spule zu sehen. Allerdings sind diese Spulenkoerper mechanisch recht empfindlich.

Honigwaben-, Spinnennetz-, Zylinder-Spulen?

Einige Loesungen fuer eine schwierige Frage.

Grundsaetzlich ist es schwieriger, mit Zylinder-Spulen bei gleicher Induktivitaet im Vergleich zu Spinnennetz- oder Honigwabenspulen gleiche Gueten zu erreichen. Ich selbst gebe Spinnennetzspulen den Vorzug vor Honigwaben- und Zylinderspulen.

• Spinnennetzspulen lassen sich leichter bauen als Honigwabenspulen. Hohe Guete wegen geringer Spulenkoerper-Masse und Verwendungsmoeglichkeit von HF-Litze. Der notwendige Spulenkern erzeugt nur minimale Verluste. Diese Effekte koennen insgesamt guenstiger sein , als die Vorteile der Honigwabenspule. Ich verwende immer 13 Schlitze fuer den Spulenkoerper. Warum? Weil die Windungen so stabiler liegen, als bei nur 9 oder 11 Schlitzen. Der Abstand zwischen den Windungen ist auch einfacher zu justieren.

• Honigwabenspulen haben den Vorteil, dass der Spulen-Aufbaukern nach der Montage entfernt werden kann (wenn Volldraht verwendet wurde). Diese Spulen werden dann zu "Luftspulen"mit geringer Eigenkapazitaet. Honigwabenspulen mit HF-Litze sind mechanisch instabil nach Entfernung des Aufbau- Spulenkerns. Volldraht ist im Mittelwellenbereich unguenstiger als HF-Litze.

• Zylinderspulen sollten einen relativ grossen Durchmesser haben und mit Windungsabstand gewickelt sein. Fuer Mittelwelle ist HF-Litze gut geeignet. Der Spulenkoerper sollte moeglischst wenig HF-daempfendes Material aufweisen.
  Gut geeignet ist eine Zylinder-Korbspule. Hiermit kann eine kapazitaetsarme und verlustarme Hochleisungs-Spule gebaut werden. Hinweise zum Prinzip: 1 = Holzspulenkoerper-Seitenteile. 2 = Holzstaebe. 3 = Spulendraht. 4 = Kerben in Holzstaeben (damit die auf Abstand gewickelten Draehte nicht verrutschen). Das Holz nicht lackieren oder impraegnieren oder isolieren. Moeglichst duennes Holz verwenden. Der Abstand von Windung zu Windung soll 1 Drahtdurchmesser haben.

Sie werden in Internet-Foren und WEB-Seiten und Publikationen andere Meinungen finden, aber auch die Bestaetigung meiner Beurteilung antreffen.

Ich selbst habe Spulengueten der oben genannten Spulen gemessen. Diese Messungen stuetzen meine Meinung.

Kleine Kapazitaet, grosse Induktivitaet = Hoehere Schwingkreis-Guete.

Hohe Schwingkreis-Gueten werden auch dadurch erreicht, dass das Verhaeltnis Spule / Kondensator moeglichst gross ist. Allerdings schraenkt sich so der Frequenzbereich des Schwingkreises ein. Entweder sollte die Induktivitaet (Spule) stufenweise vergroessert werden koennen oder besser mit Steckspulen bei kleinem Drehko-Werten (um 320 pF) der Frequenzbereich kontrolliert werden.

Sperrkreise fuer MW und KW Detektor-Empfaenger.

Frueher wurden Sperrkreise genutzt, um starke Sender abzuschwaechen. Der normale Detektor-Empfaenger hat ja nur eine geringe Selektion. War ein Ortssender zu stark, konnete er andere weiter entfernte Sender stoeren.

Heutzutage gibt es beim Detektor-Empfang zusatezlich ein anderes Problem. Detektor-Empfaenger haben neben dem Hauptfrequenzbereich auch Neben-Resonanzen. Diese Resonanzen entstehen durch Antennen-Schwingkreis-Resonanzen. Nach Einbruch der Dunkelheit werden insbesondere im oberen Frequenz-Bereich Kurzwellen-Stationen hoerbar. Beispiel: In Berlin werden KW-Rundfunksender um 9 und und 7 und 6 MHz hoerbar. Mir ist bekannt, dass auch in den USA diese Probleme auftreten. Frueher gab es in diesen Frequenz-Bereich keine Sender. Deshalb gab es dieses Problem auch nicht. In anderen Laendern werden es andere Sender auf anderen Frequenzen sein. Hier kann ein Sperrkreis helfen.

KW-Sperrkreis.
Bauanleitung fuer einen Sperrkreis 5-8 MHz. Wenn Sie nur 30 Windungen nehmen, ist der Frequenz-Bereich ca. 6-11 MHz. Sie koennen diese Sperrkreise bei Ihrem Mittelwellen- und Kurzwellen-Detektor einsetzen!

MW-Sperrkreis.
Bauanleitung fuer ein Sperrkreis fuer 500-1650 KHz. Er verwendet eine Spinnennetz-Spule. Die Spule hat 48 Windungen HF Litze 0,6 mm (45 Einzellitzen a 0,07mm) oder Volldraht 0.5 mm). Pappstaerke des Spulenkoerpers 1,5 mm.Wenn Sie HF-Litze und einen Luftdrehko (2*320 pF) verwenden erreichen Sie eine hohe Guete und damit eine hohe Sperrwirkung auf der abgestimmten Frequenz.

Der Sperrkreis wird in die Antennen-Leitung eingefuegt.

Bedenken Sie bitte, dass der Sperrkreis ein wenig die Empfindlichkeit reduziert. Das ist aber immer noch besser, als die Interferenzen ertragen zu muessen. Auch Zweikreis-Detektor-Empfaenger koennen noch zusaetzlich einen Sperrkreis benoetigen.

Spezial-Tips

• Sie koennen auch mehrere Sperrkreise in Reihe schalten, um mehrere Stoersignale auszublenden, auch mit unterschiedlichen Frequenz-Bereichen..

• Wenn Sie Stoerungen durch einen Sender im Original-Frequenzbereich des Detektors haben, koennen Sie einen zweiten Detektor als "Sperrkreis" benutzen. Verbinden Sie die Antenne mit der Antennenbuchse des "Sperrkreis"-Detektors (keinen Kopfhoerer anschliessen), die Erd-Buchse dieses Detektors mit dem Antenneneingang des Empfangs-Detektors. Nun koennen Sie durch Abstimmen des "Sperrkreis"-Detektors die Stoersignale ausblenden.

Wenn Sie an "Detektor DX -Empfang" interessiert sind, brauchen Sie eventuell Sperrkreise oder verwenden Sie einen Zweikreis-Detektor! (DX = dark x-ray, long distance, Weitempfang).

Lose Kopplung von Schwingkreisen

Ein ausgezeichnetes Mittel zur Erhoehung der Selektionsfaehigkeit des Detektors ist die Verwendung von 2 Schwingkreisen. Diese Kreise werden moeglichst lose induktiv gekoppelt. Sie koennen einen Versuch durchfuehren, wenn Sie zwei Detektor-Empfaenger haben.

Vorbereitung: Stellen Sie beim Detektor1 einen Sender ein. Stellen Sie beim Detektor 2 den selben Sender ein.

Nun schliessen den Empfaenger 1 normal an Antenne und Erde an (ohne Kopfhoerer). Jetzt wird der Empfaenger 2 (ohne Antenne und Erde, aber mit Kopfhoerer) in die Naehe von Detektor 1 gebracht. Plazieren Sie die Spulen beider Empfaenger moeglichst dicht aneinander.

Sie werden den eingestellten Sender jetzt hoeren. Stimmen Sie vorsichtig nach. Sie haben jetzt einen echten Detektor-Zweikreiser im Einsatz! Sie koennen nun den Detektor 2 etwas vom Detektor 1 entfernen. Das Signal wird leiser aber selektiver. Hier ein Schaltbild fuer einen einfachen Zweikreiser. Photo 1 und Photo 2 des Versuches.