Hans Martins Bastelseiten

Mit diesen Radios klingt auch die längste Staumeldung schön

Letzte Änderung an dieser Seite: 1.6.2017

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Leider ist ja der analoge Rundfunk bei uns arg auf dem Rückzug. Mittel- und Langwellensender stellen einer nach dem anderen den Dienst ein. Das ist ein herber Rückschlag für die vielen tausend Radiobastler in Deutschland. Wozu da noch Detektor und Audions bauen ? Doch halt, wir wollen für diese Empfänger nicht ganz schwarz sehen. Es gibt zum Beispiel auch auf Kurzwelle hochinteressante analoge Sender, deren Dienste im internationalen Funkverkehr kaum wegzudenken sind !

Aber eins nach dem anderen. Bevor wir uns dem anspruchsvollen Spezialschaltungen wie dem Kurzwellen-Pendelaudion widmen, wollen wir zuerst die einfachen Schaltungen und Experimente für die gute alte Mittelwelle ansehen.

1. Ein einfacher Detektor für Mittelwelle

Ein einfaches Mittelwellen-Detektorradio ist erstaunlich schnell aufgebaut. Ich habe dazu den alten Röhrenradio-Drehkondensator verwendet (der schon seit  Jahrzehnten ungenutzt in meiner Schublade gelegen hat), eine Hochfrequenz-Spule aus einem alten Kosmos-Elektronikbaukasten, eine Germanium-Diode (OA 180), und einen Kopfhörer (2 Kiloohm Innenwiderstand) zusammengeschaltet, wie es der folgende Schaltplan zeigt:



Ein Detektorradio braucht allerdings noch eine Erdung und sowie eine möglichst große Antenne. Als Erdung kann man einfach den Schutzleiter in der Steckdose verwenden, oder die Wasserleitung bzw. Zentralheizung. Als Antenne eignet sich im Prinzip jeder größere, möglichst freistehende Metallgegenstand. Im Prinzip reicht ein langer Draht, oder ein Verlängerungskabel von einigen Metern Länge, das im Wohnzimmer oder im Garten lose über Tischen und Stühlen ausgelegt wird. Ich habe auch erfolgreich das Schienennetz meiner Modelleisenbahn als Antenne verwendet.


Mit dem Detektor habe ich immer ein recht brauchbares Signal erhalten und konnte hier in Darmstadt gleich auf Anhieb HR-Info auf 594 kHz (jetzt leider auf MW eingestellt) hereinbekommen. Die Nachrichten und das Wetter waren klar und deutlich zu verfolgen, und vor allem war der Empfang abends und nachts erstaunlich gut. Habe mal ein Mikroampermeter mit dem Kopfhörer in Reihe geschaltet, um zu sehen, wieviel Energie mein Detektorradio zwischen dem vielen Stahlbeton in meiner Wohnung eigentlich hereinbekommt. Das Gerät zeigte 0,7 Mikroampere. Das sind an 2 Kiloohm etwa 100 Picowatt. Klingt nach extrem wenig, genügt  aber trotzdem für eine gute Lautstärke.

Demodulator-Dioden

Zwischen den Diodentypen gibt es da erhebliche Unterschiede. Neben der OA 180, eine Germanium-Diode von etwas altmodischer Bauart, habe ich die Silizium-Typen 1 N 4007 und 1 N 4148 getestet, sowie eine weitere Germaniumdiode vom Typ AA 116 und eine Schottky-Diode BAT 45. Mit den Silizium-Dioden gab der Detektor nicht den leisesten Ton von sich. Mit der AA 116 und der BAT 45 funktionierte der Detektor dagegen einwandfrei. Ebenfalls konnte ich mit den Diodensystemen aus der Röhre EABC 80 einen guten Empfang erzielen. Allerdings braucht die Röhre natürlich eine extra Heizspannung.

2. Ein einfaches MW-Audion mit Doppeltriode ECC 85



Auf die Dauer war mir der Kopfhörer am Ohr dann doch zu lästig. Außerdem war die Senderauswahl bescheiden. Ich habe daher verschiedene Audion-Schaltungen mit und ohne Rückkopplung ausprobiert. Das beste Ergebnis hatte ich mit folgender Schaltung: Als Verstärkerröhre kommt eine Doppeltriode vom Typ ECC 85 zum Einsatz (ECC 81, 82, 83 gehen auch).

Empfindlichkeit und Trennschärfe dieses sehr einfachen Audions haben mich positiv überrascht, auch wenn die Empfangsbedingungen bei mir zu Hause alles andere als optimal sind.

Die Schaltung rechts im Bild ist aus der einschlägigen Literatur über Audionempfänger wohlbekannt und hat keine Besonderheiten. Das linke der beiden Triodensysteme der ECC 85 ist die eigentliche Audionröhre, die die hereinkommende HF verstärkt und das entstehende Signal demoduliert. Die Rückkopplung wird mit dem 25-Kiloohm-Poti hinter der Rückkoppelspule eingestellt. Das zweite Triodensystem arbeitet als gewöhnlicher NF-Verstärker. Man könnte bei stärker einfallenden Sendern eventuell sogar einen brauchbaren Lautsprecherempfang erzielen, wenn man einen zusätzlichen Ausgangsübertrager in die Anodenleitung der zweiten Triode schaltet. Als Betriebsspannung sind 60 V an sich völlig ausreichend. Ich lasse das Audion bei etwa 120 V laufen, der größeren Lautstärke wegen.



Mein Erfahrungsbericht

Nach dem ersten Einschalten war ich überrascht: der kleine Apparat ist enorm trennscharf. Bei der Bedienung der Rückkopplung braucht man eine ruhige Hand, aber das lernt sich schnell. Ich hatte abends mindestens 10 verschiedene Sender im Kopfhörer: den SWR1, DLF, einen russischen und jede Menge Franzosen. Das war im Jahr 2008, als die Mittelwelle noch reich mit Sendern bestückt war. Noch mehr Sender hatte ich bei einer Exkursion ins nahegelegene Pfälzer Bergland, auf die ich den fliegenden Aufbau samt Netzgerät mitnahm. Fast auf jeder Frequenz ein Signal, wovon jedoch nur ein Bruchteil mit brauchbarer Tonqualität und Lautstärke hereinkam. Mehr leistet ein moderner Superhet auch nicht.

Allerdings zeigte die Schaltung auch einige verbesserungswürdige Tücken. So ließ der Bedienkomfort stark zu wünschen übrig. Wenn ich das Audion auf schwache Sender abstimmen wollte und den Drehko ganz langsam, das heißt, möglichst in 9-kHz-Schritten, dem Frequenzabstand benachbarter Sender auf MW, durchstimmte (Gottseidank hat meiner ein 1:3 Untersetzungsgetriebe!), musste ich gleichzeitig immer auch die Rückkopplung nachstellen. Dadurch verschiebt sich aber wieder die Empfangsfrequenz ein wenig, und man muss erneut am Drehko nachstellen. Bei einem so trennscharfen Empfänger ist das ziemlich lästig. Zudem wird die Tonqualität meistens auch vom charakteristischen Audion-Heulkonzert beeinträchtigt, wenn nämlich die Rückkopplung etwas zu weit aufgedreht ist  Außerdem hat man selbst bei optimaler Einstellung einen Pfeifton von 9 kHz im Ohr, wegen der unvermeidlichen Interferenz der Trägerfrequenzen benachbarter Sender.

3. Eine verbesserte Audionschaltung mit Variometer-Rückkopplung



Die Ursache des Problems war nach einigen weiteren Versuchen am heimischen Labortisch klar: der Rückkopplungskreis belastet den Schwingkreis relativ stark, und damit verstimmt sich die Empfangsfrequenz, wenn man am Rückkopplungs-Poti dreht. Außerdem werden die Frequenzen der unerwünschten Nachbarsender ziemlich effektiv mitverstärkt, so daß der Pfeifton entsteht. Zur Verbesserung der Rückkopplung habe ich deshalb eine neue Spule hergestellt, bei der man mittels Schraubtrieb den Abstand von Schwingkreis- und Rückkoppelspule einstellen kann. Dies erlaubt eine fein dosierte und vor allem frequenzunabhängige Rückkopplung. Die eigentliche Schwingkreisspule mit 80 Windungen (mit 2 Anzapfungen nach 12 und 25 Windungen) habe ich aus dämpfungsarmer HF-Litze hergestellt. Die Spule ist auf einem Schraubtrieb befestigt, mit dem man sie hin- und herbewegen und den Abstand zur Rückkoppelspule (20 Windungen aus gewöhnlicher Schaltlitze) präzise einstellen kann. Schon vom Prinzip her ist diese Methode der Energieübertragung von der Frequenz praktisch unabhängig, und der Arbeitspunkt der Röhre bleibt beim Verändern der Rückkopplung ebenfalls der Gleiche.
Der Schraubtrieb besteht einfach aus einer langen Metallschraube, die ich in die Längsbohrung eines dünnen Holzstabes getrieben habe. Dieser Stab führt die Schwingkreisspule. Die Schraube selbst ist durch kleine Magnete, die auf einer Stahlscheibe gleiten, spielfrei gegen Längsverschiebung gesichert und trägt an ihrem äußeren Ende den Rückkopplungs-Drehknopf. Spulenkörper und Mechanik habe ich an der Drehbank aus einem kurzen Stück eines alten hölzernen Schaufelstiels hergestellt.


Die zerlegte Variometerspule. Eine Drehbank ist von Nutzen, aber nicht unbedingt erforderlich. Habe auch schon gesehen (weiß nicht mehr wo), dass jemand ganz ähnlich einen alten Pritt-Stift umfunktioniert hat.

Das Resultat ist vollauf befriedigend. Es bedarf kaum noch einer Veränderung der Rückkopplung, wenn man einen anderen Sender einstellt. Die Rückkopplung brauche ich eigentlich nur dann noch dann nachzustellen, wenn ich eine andere Antenne anschließe. Auch das Interferenzpfeifen ist deutlich angenehmer. Durch Anziehen der Rückkopplung kann man schwache Sender nahezu störungsfrei empfangen, wenn auch z.T. sehr leise. Das mag aber daran liegen, dass meine Antenne aus nur 4 m Kabel besteht, das ich an die Wohnzimmerwand gehängt habe. Empfehlenswert ist ferner ein Einbau der Schaltung in ein kleines Blechgehäuse, um die Handempfindlichkeit zu verringern. Wenn ich die Schaltung eines Tages vielleicht als eigenes Gerät aufbaue, werde ich in jedem Fall noch eine weitere NF-Verstärkerstufe hinzufügen.


Die verbesserte Schaltung. L1 und L2 sind die beiden Wicklungen des Variometers, deren Abstand und gegenseitige Kopplung mit dem Schraubtrieb eingestellt wird.

4. Kurzwellen-Pendelaudion mit magnetischem (!) Frequenzwähler

Das Resultat eines verregneten Sonntags ist diese Schaltung eines Pendelempfängers für den Kurzwellenbereich. Ein Pendelempfänger ist nichts als ein HF-Oszillator, der ständig zwischen dem schwingenden und dem nicht-schwingenden Zustand hin- und her wechselt, pendelt. In vorliegenden Fall etwa 30.000 Mal pro Sekunde. Jedesmal, wenn der Oszillator neu anschwingt, ist er für Wellen aus dem Äther ganz besonders empfänglich. Eine einstellbare Rückkopplung, die man wie beim gewöhnlichen Audion von Hand auf die kritische Stärke einstellen muss, gibt es beim Pendler nicht. Allerdings dauert das Anschwingen und Abreißen der Schwingungen ungefähr 50 bis 100 Perioden. Daher ist der Pendler auf Mittelwelle schwierig zu realisieren. Man müsste hier die Pendelfrequenz in den hörbaren Frequenzbereich legen. Es würde entsetzlich heulen! Bei Kurzwelle ist das aber kein Problem, da man die Pendelfrequenz ohne Schwierigkeiten über die Hörgrenze von 20 kHz legen kann.

Mein Ziel war zunächst das 21-Meter-Band. Ich hoffte, hier Signale von allgegenwärtigen RFID-Chipkartenlesern und ferngesteuerten Garagentoröffnern hier in der Umgebung zu empfangen, auf 13,56 MHz, als Funktionsbeweis meines neuen Audions. Allerdings musste ich bei meinen ersten Experimenten feststellen, dass die Frequenzwahl auf Kurzwelle ganz besonders knifflig ist. Ohne Oszi wäre ich nicht zum Ziel gekommen. Die Stationen liegen so eng beisammen, dass man den Drehkondensator kaum präzise und dauerhaft darauf abgleichen kann, ganz zu schweigen von der berüchtigten "Handempfindlichkeit", die fliegenden Aufbauten nun einmal zueigen ist. Daher habe ich hier eine "magnetische" Abstimm-Methode ersonnen, die wesentlich feiner ist als die "mechanische".

Mit meiner 2 Meter langen Drahtantenne, die ich im Wohnzimmer verlegt hatte, konnte ich zwar keinen einzigen Garagentoröffner identifizieren, hatte aber sogleich ein ganze Reihe von italienischen, kroatischen, russischen Stationen bei 14 und zwischen 15,0 und 15,7 MHz im Hörer.

Wenn der Pendelempfänger arbeitet, hört man zunächst ein deutliches Rauschen im Hörer. Das ist sehr wichtig, wenn es nicht rauscht, funktioniert der Empfang nicht. Wenn ich nun einen Sender einstelle, und sei er noch so schwach, dann setzt das Rauschen plötzlich aus. Ich kann dann ein wenn auch bisweilen stark verzerrtes Sprachsignal vernehmen.

Mir ist mehrfach aufgefallen, dass italienisch und französisch im Pendler am besten zu verstehen sind. Deutsch, englisch, russisch und andere osteuropäische Sprachen machen dagegen echte Schwierigkeiten. Vielleicht trügt mich mein Eindruck. Doch schon Verdi und Puccini mögen das als Opernkomponisten zu nutzen gewusst haben, um ihren Librettos gegen die Hintergrundgeräusche eines hustenden und schniefenden Opernpublikums angemessene Geltung zu verschaffen.


Die Schaltung: die Ferritspule L1 sowie die Kondensatoren C2 und C3 bestimmen die Empfangsfrequenz. Die linke Triode arbeitet für die HF in Gitter-Basisschaltung. Ohne das RC-Gleid aus R2 und C4 vor dem Gitter wäre das ein ganz solider, äußerst toleranter HF-Oszillator. Durch das RC-Glied wird er aber immer wieder abgewürgt, etwa alle 30 µs, um dann wieder von Neuem anzuschwingen. So kommt das Pendeln zustande.
Die demodulierte Spannung wird am 1kΩ-Katodenwiderstand (unter der 330 μH-Drossel) abgegriffen. Durch das RC-Glied 4,7 kΩ/18 nF wird die Pendelspannung ausgefiltert, so dass schließlich das niederfrequente Tonsignal an das Gitter der zweiten Triode gelangt, dort nochmals verstärkt und dem Kopfhörer zugeführt wird.


Der fliegende Aufbau des Pendelaudions. Rechts die dicke zylindrische Feldspule L2, die den Ferritkern der Schwingkreisspule L1 vormagnetisiert.

So funktioniert die Abstimmung: Die Empfangsfrequenz wird über den Gleichstrom eingestellt, der durch die Feldspule fließt. Je höher dieser Strom ist, desto stärker wird der Ferritkern der HF-Spule vormagnetisiert. Dadurch nehmen die Permeabilität des Kernmaterials sowie die Induktivität der Schwingkreisspule L2 ab, die Resonanzfrequenz steigt. Ich kann das Audion zwischen 12 und 17 MHz abgleichen, auf wenige Kilohertz genau. Ich muss mich dazu nicht in die Nähe des Audions begeben, wo Streukapazitäten lauern, sondern kann das vom fernen Regler meines stabilisierten Labornetzgeräts aus tun.

 



Ein Blick in die Feldspule: hier sitzt die winzige Schwingkreisspule mit ihrem Ferritring, die mit einem Stück Lochrasterplatte und etwas doppelseitigem Klebeband im Zentrum der Feldspule angebracht wird, wo das Feld am intensivsten ist. Eine ringförmige Schwinkreisspule ist zweckmäßig, damit die Feldspule möglichst nicht induktiv ankoppelt und den Schwingkreis bedämpft.
Andere Fequenzbereiche sind kein Problem. Einfach die Windungszahl, die Größe des Ferritkerns oder die Kondensatoren im Schwingkreis anpassen.
Die Verwendung eines geschlossenen Ferritrings als Kern der Schwingkreisspule ist sehr zu empfehlen, da der Verlust von HF-Energie an die Feldspule gering ist.


Hier das Oszillogramm im Betrieb. Oben: die an- und abschwellende HF an der Anode der Audionröhre. Unten: die Reste der Pendelfrequenz an der Anode der zweiten Triode, die nur zur NF-Verstärkung dient. Zeitbasis: 10 µs pro Teilung.


Um die KW-Frequenz zu messen, auf der das Pendelaudion arbeitet, schaue ich mir am Digitaloszi im FFT-Modus das Spektrum des HF-Signals an. Dieses Signal hier kommt bei ziemlich genau 15,00 MHz herein.

Hier noch eine Liste von interessanten Links zum Thema Röhrenaudion:

 http://www.b-kainka.de/bastel18.htm

 http://www.elexs.de/ef955.htm

 http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbriefe/Johannes_Roehrenaudion/Beschreibung.htm  

 Dave Schmarder's makearadio.com

 buchanan1.net

 Cool386's ancient technology homepage

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