Radiosender bauen mit Raspi, Arduino oder ESP32
Mit Arduino, Pi und Co. lassen sich mit Leichtigkeit Funksignale erzeugen, die jedes Radio empfangen kann. Wir erklären, worauf Sie achten müssen.
- Daniel Bachfeld
Anlässlich des 100. Jubiläums des Radios haben wir diesen Artikel aus unserem Fundus geholt.
Vor mehr als 100 Jahren war es noch eine hohe Kunst, hochfrequente Schwingungen zu erzeugen und Energie per Antenne durch den Äther (nein, nicht wirklich) zu Empfängern zu schicken. Auch heute noch ist der Aufbau hochfrequenter analoger Schaltungen für viele Einsteiger eher abschreckend. Doch mit den Fähigkeiten moderner Mikrocontroller kann man auch hochfrequente Signale erzeugen und mit Musikdaten modulieren, die ein herkömmliches Radio empfangen und wiedergeben kann. Nützlich kann dies beispielsweise sein, um Opas nur mittelwellentauglichen, aber optisch bestechenden Empfänger wieder Musik spielen zu lassen – ohne Eingriffe in sein Innenleben.
Das funktioniert in den meisten Fällen sogar ohne zusätzliche externe Bauelemente, ein Draht als Antenne an einem Mikrocontrollerausgang genügt. Allein durch geschickte Programmierung der Taktgeneratoren, Timer, Counter und Interrupts lässt sich ein kleiner Rundfunksender realisieren. Wir zeigen vier Beispiele, wie leicht man das nachbauen kann. Ein paar Grundlagen und etwas Historie vorab können zum Verständnis der Technik und der Projekte sicherlich nicht schaden.
- Grundlagen Funktechnik
- Amplituden- und Frequenzmodulation verstehen
- Eigene Sender bauen
Checkliste
- Zeitaufwand: eine Stunde
- Kosten: etwa 6 bis 40 Euro
- Programmieren: C/C++
- Elektronik: kleiner Schaltungsaufbau
Material
- Raspberry Pi 3B+
- ESP32
- Adafruit Feather Express
- Arduino Uno/Nano
- Breadboard
- Jumper
- Draht für Antenne
- 2 Widerstände 47 Kiloohm
- 1 Elko 1µF
Radiowellen sind elektromagnetische Wellen, die sich von einem Sender ausbreiten. Anfangs erzeugte man sie durch Hochspannungsgeneratoren, die genügend Spannung lieferten, um zwischen zwei voneinander entfernten Elektroden einen Funkenüberschlag zu erzeugen. Daher rührt auch der Name Funktechnik, weil tatsächlich früher die Funken flogen. Je nach Dimensionierung des Generators (Kondensatoren und Spulen bilden einen Schwingkreis) erzeugte der Funken im Schwingkreis eine abklingende elektromagnetische Schwingung auf einer bestimmten Frequenz, die über eine Antenne abgestrahlt wurde.
Mit einem entfernten, aber passend abgestimmten, zweiten Schwingkreis konnte man die Welle empfangen und in eine Spannung umwandeln. Mit diesen sogenannten Knallfunkensendern ließen sich jedoch nur wenig Informationen übertragen: an oder aus oder länger an. Sie ahnen es schon: am Anfang war damit nur Morsetelegrafie möglich.
Im Laufe der Jahre entwickelte man Sender, die kontinuierlich und ohne Funkenüberschlagstrecken auf einer gewünschten Frequenz schwingen konnten (Oszillator). Nach heutigen Maßstäben sind die damals erreichten Frequenzen von 100kHz vergleichsweise gering. Die zu dieser Frequenz (Hz) gehörende Wellenlänge liegt bei 3000 Metern, weshalb man auch von Langwelle (LW) spricht. Auf Radios ist das der unterste Frequenzbereich. Ein Vorteil der Langwelle ist die große Reichweite, sodass mit einem einzigen Sender große Flächen mit einem stabilen Signal versorgt werden können.
Später etablierten sich auch Mittelwellensender, deren Frequenz zwischen 526,5kHz und 1606,5kHz lag, die aber nicht mehr so weitreichend sind. Die Signale von Kurzwellensendern (bis 30MHz) werden in höheren Schichten der Atmosphäre, genau genommen der Ionosphäre, und dem Boden reflektiert und können auf diese um den Erdball wandern. Allerdings schwanken beispielsweise aufgrund von Sonneneinstrahlung die Ausbreitungsbedingungen sehr stark.
Im Bereich der Langwelle (30kHz bis 300kHz) und Mittelwelle (526,5kHz bis 1606,5kHz) ist es nicht erlaubt, zu senden. Selbst Funkamateure benötigen dafür eine Erlaubnis. Warum zeigen wir die Anleitungen trotzdem? Weil es sinnvoll ist, Wissen über Funktechnik an unsere Leser weiterzugeben. Stellen Sie sich vor, aus diversen Gründen bricht die öffentliche Infrastruktur nebst Internet, Mobilfunk und Festnetz zusammen und sie müssen – weil sie vielleicht in der Pampa wohnen – Hilfe holen. Mit Arduino und einer Powerbank gelingt Ihnen vielleicht das Absetzen eines Notrufs. Würde MacGyver nach einer Sendeerlaubnis fragen?
Die hier gezeigten Schaltungen senden mit so geringer Leistung, dass schon in zwei Metern Entfernung mit handelsüblichen Radios kaum Empfang mehr möglich ist. Ihr Nachbar müsste also schon auf dem Sender sitzen, um sich gestört zu fühlen. Anders sieht dies mit dem vorgestellten UKW-Sender aus, dessen Signale bei angeschlossener Antenne schon weiter reichen können.
Problematisch sind die von Mikrocontrollern erzeugten Oberwellen, die mit einem normalen Radio nicht empfangen werden können, aber durchaus andere Frequenzbereiche stören. In Umgebungen mit Infrastrukturen wie Flughäfen, Krankenhäusern, Polizei, Feuerwehr, Häfen und so weiter sollten Sie trotz der geringen Leistung auf LW und MW von dem Testbetrieb absehen. Auf dem Lande dürften Tests unproblematischer sein, es sei denn, Sie wohnen in einer Einflugschneise.
