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Wie funktioniert ein altes analoges Röhrenradio?

Das ist eine  der meistbesuchten Seiten von Wumpus Welt der Radios

detek16.jpg

Detektor für Kopfhörer.

Siemens

RFE20

1927

rdfmu52.jpg

Radio für externen Lautsprecher.

Mende E52
1928

ifa2008-31.jpg

Radio für LW,MW,KW.

Lautsprecher eingebaut.

Schaub 591
1937

ifa2008-31.jpg

Radio mit eingebauten

Plattenspieler.

Loewe Opta Luna Phono 3743 W
1958

2012-drm-dra-grundig-stereomeister15.jpg

Hifi-Stereo-Steuergerät

für Lautsprecherboxen.

Grundig Stereomeister 15

1964

 

Prinzipiell arbeitet im Jahr 2014 ein Radio (aber nicht das digitale DAB und DRM - Radio) wie eines aus dem Jahr 1923.

 

bodens5.jpgRadios aus diesem Jahr der Einführung des Rundfunks in Deutschland können auf Mittelwelle oder Langwelle noch heute Rundfunksendungen empfangen und demodulieren (solange es noch einzelne LW/MW/KW-Rundfunksender gibt: Rettet-Unsere-Radios.de).

 

Diese Seite hier ist eine kleine Einführung und befasst sich nur mit den "analogen" amplituden- oder frequenzmodulierten klassischen Rundfunkgeräten für LW / MW /KW / UKW aus dem Röhrenradio-Zeitalter.  Mehr Informationen zur moderneren Transistortechnik hier .

 

--> (rechts) Das Chassis des Hochleistungsradios Saba Freiburg 12.

Gut ist die Komplexität der damaligen Radiotechik zu erkennen

 

Wie sehen eigentlich Radio-Bauteile aus? mehr.jpg

 

 

Elektromagnetische Grundlagen:


Wellenbereiche, Reichweiten, Ausbreitung

Rundfunksender nutzen elektromagnetische Wellen als Trägermedium. Der Sender strahlt ein Hochfrequenzsignal (Trägersignal) auf einer bestimmten Frequenz ab. Nur so können verschiedene Sender gleichzeitig nebeneinander senden. Rundfunksender arbeiten in den sogenannten Rundfunkbändern: Langwelle, Mittelwelle, Kurzwelle, Ultrakurzwelle (UKW). Diese Wellenbereiche haben zum Teil unterschiedliche Ausbreitungsbedingungen:

  • Langwelle **.  Langwellen breiten sich weitgehend  entlang des Horizonts per Bodenwelle aus und können dabei auch weit hinter den Horizont übertragen werden. Dabei treten  - anders als bei der Mittelwelle - nur geringe Unterschiede zwischen Tag- und Nachtreichweite auf. Allerdings ist es nicht richtig (wie in verschiedenen Quellen immer wieder behauptet), Unterschiede zwischen Tag- und Nachtreichweiten völlig in Frage zu stellen. Jedenfalls gibt es durchaus größere Reichweiten nachts.

    Bei ausreichender Sendeleistung und entsprechendem Antennenaufwand sind Entfernung im Rundfunk von Tausenden Kilometern möglich. Fadingeffekte  - wie  sie bei der Mittelwelle auftreten- fallen ebenfalls  geringer aus. Aber auch hier gilt: Es gibt durchaus LW-Fading. Es gibt aber leichte Unterschiede zwischen der Sommer- und Winterausbreitung, über dessen Größe man streiten darf. Einen Hörbericht von Langwellensendern vom Standort Berlin können Sie hier nachlesen.

    Die deutschen Langwellen-Rundfunksender haben Ende 2014 ihre Ausstrahlungen eingestellt. Wie Langwellenrundfunk möglich war, zeigt ein kleines Video bei youtube.

  • ionosphaere.jpgMittelwelle **. Die Wellenausbreitung ist hier komplizierter, da Mittelwellen in Abhängigkeit zur Tageszeit (besser Nachtzeit) durch elektrisch beeinflußte Schichten an der Ionosphäre reflektiert (umgelenkt) werden können. Solange die Sonne diese Schichten am Tage elektrisch "aufheizt", werden Mittelwellen nicht umgelenkt. Deshalb ist die MW-Tagesreichweite in der Regel erheblich kürzer, als die Nachreichweite  (tags ca 30 - 150 km *, nachts 0 - 1000 km * oder sogar deutlich mehr .

    In Abhängigkeit von den  Jahreszeiten (Winter)  ist die Ausbreitungsreichweite nochmals u.u.  grösser. Die Ausbreitung kann in der Feldstärke kann insbesondere bei Raumwellenausbreitung stark schwanken (Fading), sodaß Regelschaltungen im Empfänger notwendig werden können.

    ---> (rechts): MW und LW (rot): Der Wellenweg ist unterschiedlich bei Tag- und Nachtausbreitung.

    Details: Besonders ausgeprägt ist der Tag-Nacht-Unterschied im MW-Bereich von ca 1200 / 1300 kHz aufwärts. Das ist auch der Grund, warum MW-Rundfunksender, die eine große Nachtreichweite erreichen wollten, versuchten eine Frequenz über 1300 kHz zu nutzen. Niederige Frequenzen (einschließlich LW) waren besonders gut geeignet, stabile Feldstärken im Nahfeld (Bodenwelle) zu erreichen.

    Spätestens Ende 2015 wird es keine deutschen Mittelwellen-Rundfunksender mehr geben.

  • Kurzwelle ** / Kurzwellenbänder / Tropenbänder. Bedingt wie Mittelwelle. Allerdings ist die generelle Reichweite deutlich grösser, bis hin zur Weltreichweite. Dabei sind aber die Unterschiede innnerhalb der Kurzwelle erheblich. Der 11-Jahres-Zyklus der Sonne (Sonnenflecken) spielt teilweise erheblich in die Reichweite und Stabilität der KW hinein, insbesondere in der höheren KW-Bändern. Es gibt Frequenzbereiche, die einen eher geringen Tag-Nacht-Unterschied haben (z.B. 41-49 und 31 Meter-Band mit Reichweiten bis zu 5000 km *) und Bereiche die stark von diesem Unterschied betroffen sind (z.B. Bereiche über dem 31 Meterband bis zu 30 MHz die hauptsächlich nur auf der sonnenbeschienen Seite der Erde erfolgen können, Reichweiten auch global *).

    Die Ausbreitung kann in der Feldstärke kann insbesondere bei Raumwellenausbreitung BESONDERS stark schwanken, sodaß Regelschaltungen im Empfänger notwendig werden können. Diese Antifading-Schaltungen können aber auch zeitweisen Totalausfall der Übertragung nicht verhindern.

    Details: Wellenbereiche von 1800 - 4000 kHz (Grenzwellen, Tropenbänder) sind noch sehr Mittelwellen-ähnlich, es ist nächtlich ein deutlich hörere Reichweite zu erreichen. 4000 bis 10000 kHz bringt gute Tagesreichweiten bei noch besseren Nachtreichweiten. 10000 - 30000 kHz hat (je höher die Frequenz) bessere Tagesreichweiten als Nachtreichweiten. Die Grenzen diser Angaben sind fließend und stark von der Sonnenaktivität abhängig (11-Jahres-Zyklus) und von der Jahreszeit. Klassische Rundfunkbänder: 49 Meter, 41 Meter, 31 Meter.

    Tropenbänder haben den Vorteil, daß hier die elektrischen Entladungen der Tropengewitter weniger stark den Rundfunk-Empfang in Bezug zu Langwelle und Mittelwelle stören. Zusammen mit der größeren Nachtreichweite waren die Tropenbänder in weiten Bereichen um den Äquator  das Mittel der Wahl.

    Die klassischen Rundfunk-Kurzwellenbänder:
    120 Meter: 2300-2495 kHz (Ein Tropenband)
    90 Meter: 3200-3400 kHz (Ein Tropenband)
    75 Meter: 3900-4000 Khz (Ein Tropenband)
    60 Meter: 4750-5060 kHz (Bedingt ein Tropenband)
    49 Meter: 5900-6200 kHz (Ein Hauptrundfunkband)
    41 Meter: 7200-7350 kHz (Teilweise an Amateurfunk gefallen)
    31 Meter: 9400-9900 kHz (Ein Hauptrundfunkband)
    25 Meter: 11600-12100 kHz ( Tagesgroßreichweitenband)
    22 Meter: 13570-13870 kHz (Tagesreichweitenband)
    19 Meter: 15100-15800 kHz (Tagesreichweitenband)
    16 Meter: 17480-17900 kHz (Tagesband, während Sonnenfleckenmaximum Weltverkehr)
    13 Meter: 21450-21850 kHz  (Tagesband, während Sonnenfleckenmaximum Weltverkehr)
    11 Meter: 25670-26100 kHz, auch CB-Bereich. *** (Tagesband, während Sonnenfleckenmaximum Weltverkehr, u.u. mehrfach im Jahr Sporadic E Überreichweiten (auch short skip genannt mit bis zu grb ca. 2000 km). Dieser Bereich beginnt sich schon quasi-optisch auszubreiten. Es kommt schon auf Empfangsstandorte an: Höhe der Antenne und deren Freiheit von Hindernissen.)

    (Es gibt noch KW-Zwischenbänder, die aber nur teilweise "offiziell" sind)


    *** = Im Gegensatz zur Tagesausbreitung tritt in etwa quasi-optische Ausbreitung insbesondere während der Nacht auf, wobei hier immer ein Radioreichweiten-Effekt berücksichtigt werden muss. Soll heißen, die Welle reicht dabei etwas weiter, als es theorethisch via optischer Gerade entlang der Erdkugel-Oberfläche gehen dürfte. Hier können Effekte Einfluß nehmen, wie Wetter, Jahreszeit, Tages/Nachtzeit, Sonnenflecken-Zyklus. Beispiel einer quasi-optischen Wellenausbreitung um 30000 kHz: Sende-Antenne 35 Meter über Grund, Empfangsantenne 20 Meter über Grund = 43 km. Aber nochmals: Es kann zumeist von einer etwas höheren Reichweite ausgegangen werden.


  • Ultrakurzwelle (Band II). Ermöglicht aufgrund der dort verwendeten Modulationsart FM (Frequenzmodulation) einen besseren NF-Frequenzbereich (ca. 50 bis 12500 (15000) Hz) und auch eine höhere Störsicherheit. Im Gegensatz dazu ist aber die Reichweite deutlich geringer (stark vereinfacht etwas mehr als die quasioptische Ausbreitungs-Zone). Die Reichweite ist quasi-optisch. Ein UKW-Sender im Flachland mit 300 Meter Antennenhöhe und ca. 50 kW bringt eine typische Tag-und-Nachtreichweite von ca. 100-120 km *.

    In Deutschland wurde der UKW-Rundfunk 1949 eingeführt. 1963 wurde der Stereo-UKW-Rundfunk eingeführt. 1964 begann die Einführung des erweiterten UKW-Bereichs von 87,5 bis 104 MHz. 1968 wurde dieser Bereich nochmals erweitert auf 87,5 - 108 MHz.

  • Ultrakurzwelle - VHF (als Teil des alten analogen Fernseh-Empfangsbereichs Band III). In diesem Fernsehband werden Kanäle für das Digital-Radio DAB genutzt.

* = Die genannten Reichweiten sind stark generalisierend dargestellt. Je nach Wellenbereich, Tages- oder Nachtzeit, Jahreszeit und Zustand des Sonnenflecken-Zyklus können die Angaben ERHEBLICH insbesondere auf Kurzwelle abweichen. Das ist ja gerade auch der Grund für die DXer (Leute, die versuchen möglichst weit entfernte Radiosender zu empfangen), sich mit Reichweiten-Empfang zu beschäftigen. UKW ist im Allgemeinen von den eben erwähnten Parametern unabhängig.

** = Es hat zeitweise begriffliche Unklarheiten über "Lang" und "Kurz" gegeben. Z.B. wurde "Lang" für Langwelle und "Kurz" für Mittelwelle verwendet, "Kurz" war hier also NICHT Kurzwelle.

 


 


 

 zehlen2012-02.jpgDie Sender-Seite:


Amplitudenmodulation:
Auf das Trägersignal wird die zu übertragende Sprache oder Musik aufgedrückt, aufmoduliert (siehe Skizze 1, 2 ,3). Dabei ist das Sendersignal (grob vereinfacht ausgedrückt, im Detail ist es ein wenig komplizierter) bei lauten Stellen stärker, bei leisen Stellen schwächer. Im Takt der Modulation entstehen neben dem reinen Trägersignal zwei sogenannte Seitenbänder, deren Breite von der modulierten Nutzfrequenz abhängt.

 

--> (rechts) AM-Sender Zehlendorf
(mit freundlicher Genehmigung von Media Broadcast)

... mehr

 

Ein tiefer Ton (Bass) erzeugt nur in der Breite geringe Seitenbänder, ein hoher Ton dagegen breitere Seitenbänder. Diese Modulationsart wird Amplitudenmodulation (AM) genannt. Dieses Trägerfrequenzsignal mit den beiden sich ständig im Takt der Modulation ändernden Seitenbändern wird in den Raum abgestrahlt und kann von einem Radiogerät empfangen werden. Aufgrund der dichten Bandbelegung können nur eine beschränkte Zahl von Sendern, ohne sich gegenseitig zu stören, in einem solchen Band senden.

 

Deshalb steht jedem Sender auch nur ein kleiner Frqeuenzbereich zur Verfügung. Die Modulationsbandbreite ist abhängig von der höchsten zu übertragenen Modulationsfrequenz. Wenn also ein 4500 Hz-Ton moduliert wird, "verbraucht" der AM-Sender zweimal 4500 Hz = 9000 Hz. Das Mittelwellenrundfunkband (520 - 1620 kHz) kann also insgesamt gleichzeitig 115 Sender "vertragen". Rechenweg: 1620-520 kHz = 1100 Khz oder 1100000 Hz. 1100000 / (4500*2) = ca. 115. Ein AM-Sender darf also nur maximal 4500 Hz als Modulationsfrequenz senden. Das ist aber eine sehr begrenzte Qualität.

Das Ohr eines jungen Menschen kann bis zu ca 18000 Hz hören. Für diesen Mensch ist ein AM-Rundfungsender recht dumpf im Klang, die Höhen einer Triangel würden nur bedingt zu hören sein. Die Sendereichweite auf LW und MW kann je nach Tageszeit und Jahrenszeit und ionophärischer Ausbreitungsbedingungen zwischen ca 100 - 1500 Km betragen. Auf Kurzwelle ist u.U. sogar weltweiter Empfang möglich.

 


Modulation: 1 = Niederfrequenz-Signal, 2 = Hochfrequenzsignal, 3 = mit der Niederfrequenz moduliertes Hochfrequenzsignal
Demodulation: 3 = mit der Niederfrequenz moduliertes Hochfrequenzsignal, 4 = gleichgerichtetes (demoduliertes) Signal, 5 = wiedergewonnenes Niederfrequenzsignal

 

In Deutschland ist der klassische AM-Rundfunk auf Langwelle, Mittelwelle und Kurzwelle Ende 2015 im Wesentlichen beendet. Mehr dazu bei "Rettet-unsere-Radios".


Frequenzmodulation:

Es gibt für alte Radios so ab ca. 1949 noch eine weitere, leistungsstärkere Modulationsart: Die Frequenzmodulation (FM). Hier ändert sich die Frequenz des Senders im Takt der Modulation . Ein lautes Modulationssignal verändert die Trägerfrequenz stark, ein leises Signal nur gering. Ein tiefer Ton wird die Frequenz langsam, ein hoher Ton die Frequenz schnell verändern. Die Einführung des UKW-Rundfunks hatte neben verwaltungstechnischen Gründen auch politische und technische Beweggründe. Technisch sollte eine bessere Modulationsqualität erreicht werden.

Pre-Emphasis und De-Emphasis: Um das Rauschen und hohe NF-Freqenz-Störanteile zu reduzieren, werden sendeseitig die hohen NF-Frequenzen stärker verstärkt als die niedrigen Frequenzen. Das wird Pre-Emphasis genannt. Im UKW-Empfänger müssen aber die hochverstärkten  NF-Anteile wieder auf den Normalwert reduziert werden, auch De-Emphasis genannt. In verschiedenen Ländern wurden dabei unterschiedliche Anhebungen/Absenkungen verwendet. Folge: Ein Radio aus England klingt mit einem deutschen UKW-Sender etwas schrill.

 

Das in Deutschland bei Einführung 1949 zur Verfügung stehende UKW-Rundfunkband reichte von ca. 87 MHz bis 100 MHz Einige Länder nutzten einen deutlich tiefer liegenden Frequenzbereich, z.B. Polen). Für einen einzelnen Sender wurden über 50 KHz * bereitgestellt. Als höchste zu übertragende Modulationsfrequenz wurde (12500) 15000 Hz festgelegt, dabei wurden höhrere NF-Frequenzen leicht angehoben, um eine rauschfreiererÜbertragung sicherzustellen (Preemphasis). Das ist immerhin mehr als dreimal soviel wie bei AM.

Die Frequenzmodulation hat noch den weiteren Vorteil einer höheren Störfreiheit bei stärkeren Signalen, die einen Empfänger in die AM-Begrenzung führen und somit AM-orientierte Störungen ausblenden können. UKW-Sender haben eine begrenzte Reichweite. Typisch sind tageszeitunabhängig 50-150 Km. Zur Verringerung von Rauschstörungen wurde das schon erwähnte Emphasis(Preemphasis)/Deemphasis-Verfahren genutzt, die Zeitkonstanten waren in verschiedenen Ländern unterschiedlich, sodaß ein Radio aus England in Deutschland im NF-Frequenzgang anders klang und umgekehrt.

 

 

* = Bei Einführung des UKW-Rundfunks in Deutschland 1949 wurde der UKW-Bereich auf ca. 87,5 - 100,5 MHz festgelegt, dabei stand bei ca. 40 Kanälen pro Sender ca. 300 KHz zur Verfügung. Der Frequenzhub lag dabei bei ca. 75 kHz. Später wurde der UKW-Bereich mehrfach erweitert, bis auf 87,5 - 108 MHz. Das entsprach ca. 50 Kanälen.

 

Mit Einführung des Stereo-UKW-Rundfunks (HF-Stereophonie) in FM mußte das Kanalbreite/Frequenzhub-Verhältnis angepasst werden, weil nun noch der Pilot-Ton (19 kHz) und das Stereo-Multiplexsignal übertragen werden mussten.

 

Schließlich kam noch das ARI-Signal (Verkehrsfunk 57 Khz) und später das RDS-Signal (ebenfalls 57 kHz)  hinzu. Alles zusammen erforderte eigentlich einen Kanalabstand von ca. 400 Khz (je nach gewählten Modulationsindex). Tatsächlich blieb es aber bei 300 kHz.

 

Es ist so, daß frühe UKW-FM-Empfänger gewisse Probleme mit dem sauberen Empfang von Stereorundfunksendungen aufgrund der faktisch geänderten Modulationsbreite und des veränderten Modulationsindex haben können.

 

In Deutschland sollte der UKW-FM-Rundfunk 2015 beendet werden und durch den DAB (Digitalradio) ersetzt werden. Da man in der Politik erkennen musste, dass das DAB sich nicht am Markt durchgesetzt hat, wurde die FRist in Richtung 2025 verschoben. Mehr zum Thema bei "Rettet unsere Radios" und auch hier.

 

Die Empfänger-Seite:



Blockschaltbild eines typischen AM / FM - Supers

 

 

finger.gifAn dieser Stelle kommen zum ersten Mal auf dieser Seite Schaltbilder und Schaltzeichen ins Spiel. Mit Schaltzeichen und Schaltbildern wird der technische Aufbau und das elektrische Zusammenwirken der Bauteile eines Radios beschrieben. Ohne Kenntnis der Schaltzeichen und Schaltbilderdarstellung kommt man nicht weiter. Deshalb wird empfohlen, wenn diese Begriffe und Symbole noch fremd sind, sich ... hier ... zu informieren.


Rundfunkempfänger können Hochfrequenzschwingungen wie sie von Rundfunksendern abgestrahlt werden empfangen, wenn sie diese Signale von einer Antenne quasi angeliefert bekommen.

 

schwingkreis.jpgDer Empfänger benötigt aber unbedingt ein Selektionsmittel für die gewünschte Empfangsfrequenz, denn sonst würde er ja alle Sender gleichzeitig hören.

 

Dieses Selektionsmittel ist der sogenannte Hochfrequenzschwingkreis. Er besteht aus einem Kondensator C einer Spule L (siehe Skizze rechts). Will man die Resonanzfrequenz erhöhen , muss der Kondensator hinsichtlich seiner Kapazität C kleiner werden oder die Induktivität L kleiner. Will man die Resonanzfrequenz kleiner machen, muss die Kapazität C oder die Induktivität L vergrößert werden.

 

Wirkprinzip Parallelkreis: Verbindet man eine Spule und einen Kondensator wie in der Skizze (Parallelkreis) und legt an 1 und 2 ein Hochfrequenzsignal an, dann wird nur eine Frequenz (die Resonanzfrequenz) den Resonanzwiderstand aufbauen können, andere Frequenzen  werden abgeschwächt. Im Resonanzfall fließt im Schwingkreis ein phasenverschobener Strom zwischen Spule und Kondensator.

Das führt zu einen hohen Widerstand bei der Resonanzfrequenz zwischen 1 und 2. Liegt die Frequenz über oder unter der Resonanzfrequenz wird dieser Resonanzwiderstand geringer, je weiter von der Resonanzfrequenz, um so mehr. Das Ergebnis: Nur die Resonanzfrequenz bleibt zwischen 1 und 2 übrig. Detektor-Epfängerschaltungen wurden zumeist so aufgebaut.

 

Wirkprinzip Reihenkreis (Serienkreis): Verbindet man eine Spule und einen Kondensator wie in der Skizze (Reihenkreis) und legt an 1 und 2 ein Hochfrequenzsignal an, dann fließt im Resonanzfall im Schwingkreis ein phasenverschobener Strom zwischen Spule und Kondensator. Das führt zu einen geringen  Widerstand zwischen 1 und 2. Liegt die Frequenz über oder unter der Resonanzfrequenz wird dieser Widerstand größer, je weiter von der Resonanzfrequenz, um so mehr.

Das Ergebnis: Nur die Resonanzfrequenz wird zwischen 1 und 2 gedämpft. Andere Frequenzen werden nicht abgeschwächt. Im Resonazfall liegen über L und C hohe Spanungen, die aber gegenphasig wirken. Greift man nun im Resonanzfall über L oder C das Hochfrequenzsignal ab, dann ist dort das Signal besonders hoch, aber zwischen 1 und 2 besonders gering. Deshalb kann ein Reihenkreis auch als Selektionsmittel in einem Empfängereingang genutzt werden.

 

Der Schwingkreis wird abstimmbar gemacht. Das kann der veränderliche Drehkondensator oder die veränderlich Spule machen. Jedes alte Radio hat den Abstimmknopf, der den Drehkondensator und den Skalenzeiger antreibt. Die Antenne koppelt das Hochfrequenzsignal auf diesen Schwingkreis, der dann nur das selektierte Signal weiterleitet.

 

Der Empfang amplitudenmodulierter Sender (LW, MW, KW):
Demodulation: Um das modulierte Nutzsignal des Senders, das ja quasi Huckepack auf der Trägerwelle mitreist, hörbar zu machen, muss das Niederfrequenzsignal vom Hochfrequenzsignal getrennt, demoduliert werden (siehe Skizze oben bei Amplitudenmodulation 3, 4, 5). Mit einem Gleichricher (in der Skizze OA50) wird die eine Hälfte der Trägerwelle abgeschnitten. Jetzt steht ein halbiertes Hochfrequenzsignal bereit, das aber noch den kompletten Niederfrequenzwechselspannungsanteil als Hüllkurve enthält. In Geradaus-Empfängern wir die Demodulation in der Audionstufe, bei Superhets hnter der letzten ZF-Stufe mit einer Halbeiterdiode oder mit einer Röhrenanode vollzogen.

 

(rechts:) Schaltbild eines Detektorempfängers
Links oben die Antenne, dann die Schwingkreisspule mit 4 Anzapfungen für gute Anpassung, dann der Drehkondensator 500pF, dann der Gleichrichter (AA112) zur Demodulation, dann rechts der Kopfhörer. Die weiteren Bauteile dienen nur der Klangverbesserung.
Wie ein Schaltbild gelesen wird, kann hier nachgelesen werden.

 

Dieses NF-Signal könnte sofort einem Kopfhörer zugeführt und hörbar gemacht werden. Beim guten alten Detektorempfänger wird das auch so gemacht. Dort gibt es die Antenne, den Schwingkreis mit dem Drehkondensator und der Spule und dem Gleichrichter (Diode oder Gleichrichterkristall) und dem Kopfhörer.

 

 

 

Eine tabellarische Zusammenstellung der Empfängertypen finden Sie auch hier.

Das vom Detektor gelieferte Signal ist sehr schwach. Am Kopfhörer liegen ca. 50 mV bis 500 mV an. Zum Vergleich: die Netzspannung beträt bei uns 230 Volt. Der Detektor liefert also dagegen nur ca. 0,05 bis 0,5 Volt !!! Um einen Lautsprecher auf Zimmerlautstärke zu bringen, sind ca. 1-5 Volt an 5 Ohm nötig. Das erfordert eine erhebliche Verstärkung des Signales am Demodulatorgleichrichter.

 

Deshalb wurden Verstärkerröhren zum Einsatz gebracht. Man konnte nun das gleichgerichtete Signal in einem NF-Verstärker soweit anheben, dass es für guten Kopfhörer- oder Lautsprecherempfang reichte. Typischer wurde diese Verstärkerröhre zur reinen NF-Verstärkung eingesetzt. Die Empfangsreichweite wurde so aber nicht wesentlich erweitert.

 

Wichtigkeit der Zahl der Schwingkreise: Es folgen jetzt immer wieder die Begriffe Einkreiser, Mehrkreiser, Superhet. In allen diesen Geräten hat die Anzahl der verwendeten Schwingkreise eine besondere Bedeutung. Jehr mehr Schwingkreise ein Radio verwendet, desto höher ist im Allgemeinen die Selektion und damit auch die Störsicherheit des Empfangs u.a. gegen Nachbarkanal  - und Weitabstörungen.  Ein Geradeaus-Einkreiser (ohne Mischstufe) hat eine geringere Selektion als ein Zweikreiser, ein Dreikreiser mehr als ein Zweikreiser, usw. Auch bei den Superhetempfängern gilt das sinngemäß.

 

Bei Superhet-Empfängern wird in der Regel auch der Oszillator-Kreis bei der Zählung der Kreise mit berücksichtigt. 

 

Bei der Zählung wird aber immer nur ein Wellenbereich gerechnet, soll heißen: hat ein Radio jeweils einen Vorkreis für LW, MW, KW gilt nur "ein Kreis". Die ZF-Kreise werden für AM und FM getrennt gezählt.

 

Nicht ohne Grund werden deshalb fast immer bei Gerätebeschreibungen die Zahl der Schwingkreise angegeben, wie z.B. Grundig Modell xxx hat 6 AM-Kreise (mit Oszillatorkreis) und 10 FM-Kreise (mit Oszillatorkreis). Auch für Sammler interessant. Vereinfacht: Je mehr Kreise, desto sammelwürdiger kann (muss aber nicht) ein Radio innerhalb seiner Geräteklasse sein.

 

ve301w-schem.jpgEinkreiser, mit oder ohne Rückkopplung, Audionempfänger: Das gelang erst durch die Anwendung des sogenannten Audionempfängers, er kombinierte die Gleichrichtung (Demodulation) der Hochfrequenz mit gleichzeitiger NF-Verstärkung.

 

Den eigentlichen Durchbruch in Richtung grösserer Empfangsreichweite brachte der Audion-Einkreiser mit Rückkopplung. Das Schaltbild rechts zeigt einen typischen Einkreis-Audion-Rückkopplungsempfängers. Die Trioden-Röhre REN904 ist die Audionröhre, die RES164 ist die Lautsprecherverstärkerröhre. Der Audionarbeitspunkt wird mit der R/C Kombination 100pf/2 MOhm am Gitter der Triode eingestellt.

Die Rückkopplung wird über die Leitung von der Anode der Triode zurück über den 200pF-Drehkondensatorauf die zusätzliche Rückkopplungsspule in den Schwingkreis links von der Triode geführt. Je stärker der Drehko eingedreht wird, desto stärker wirkt die Rückkopplung.

 

Es gab auch andere Arten der Rückkopplung. Man konnte das z.B. auch durch Anzapfung des Schwingkreises über die Kathode (siehe weiter unten bei Kaskodeschaltung) erreichen.

 

Hier wurde also ebenfalls die HF-Gleichrichtung (Demodulation) und die NF-Verstärkung in eine Stufe (Röhre) gelegt, aber zusätzlich wurde das HF-Signal ebenfalls durch Rückkoplung des verstärkten Signales innerhalb dieser Stufe deutlich verstärkt. Die Reichweite des Empfängers stieg signifikant. Man konnte die Rückkopplung so weitaufdrehen, dass der Empfänger in die Selbsterregung getrieben wurde und quasi zu einem Sender wurde.

 

Der Empfänger quitierte das mit einem lauten Pfeifen oder Quitschen. Andere Rundfunkhörer in der Umgebung hörten das leider auch. Um höchste Empfangsleistung zu bekommen, musste die Rückkopplung bis kurz vor Schwingungseinsatz vorsichtig dosiert werden. Ein weiterer Vorteil dieses Rückkopplungseinkreisers lag in einer erhöhten Selektivität. Die neben der Frequenz arbeitenden Sender konnten weniger in den Empfang des gewünschten Senders hineinreden.

 

kaskode.jpgKaskode-Schaltung: Eine Variante des Rückkopplungseinkreisers war die Kaskode-Schaltung. Diese Schaltung brachte insbesondere im Bereich der Kurzwelle bessere Ergebnisse, weil zum Einen der Rückkopplungs-Schwingungseinsatz erst weicher einsetzte, zum Anderen blieb die Verstärkerleistung bis in den hohen Kurzwellenbereich deutlich besser (bei sorgfältigen Aufbau mit kurzen Verbindungsleitungen und guter Masse-Führung der Konstruktion), als bei der Standard-Audionschaltung. Grundsätzlich ist aber die Kaskode-Schaltung auch für MW und LW geeignet.

 

Weiter konnte die Frequenzverstimmung beim Anziehen der Rückkopplung in engeren Grenzen gehalten werden. Schließlich hatte die Kaskodeschaltung durch die Verwendung der Triode ein gutes Grundrauschen. Deshalb verwendeten Funkamateure gern dieses Schaltungsprinzip.

 

Die beiden Trioden der Kaskodeschaltung liegen gleichstrommäßig in Reihe. Das linke System ist die eigentliche Audion-Stufe (mit der R/C-Audion-Kombination am Steuergitter), die rechte Triode dient der weichen und exakten Einstellung der Rückkopplung. Dafür ist das Einstell-Potentiometer vorgesehen. Funkamateure brachten oft auch noch ein zusätzliches Feinpotentiometer an, um die Rückkopplung bei CW oder SSB noch gefühlvoller einstellen zu können. Allerdings ist die Rückkopplung erst durch die Anzapfung der Kathode der Linken Triode im Schwingkreis realisiert.

 

An der Anode der rechten Triode wird die Rest-HF ausgesiebt und das NF-Signal ausgekoppelt und kann zu weiteren NF-Verstärkerstufen geführt werden. Die Betriebs-Anodenspannung wird vom Netzteil kommend nochmals gesiebt. Um für Funkamateure eine gute Frequenstabilität (bei SSB-Empfang) zu erreichen, wurde diese Betriebsspannung auch gern zusätzlich über eine Widerstands-Glimmlampen-Kombination spannungsstabilisiert.

 

siemens-sperrkreis.jpgsperrkreis-detektor.jpgSperrkreise: Durch die immer dichter belegten Rundfunkbänder, wo auch schon mehrere Sender auf der selben Frequenz sendeten, reichten aber bald die Selektionsmittel der Rückkopplungseinkreiser nicht mehr aus. Man versuchte sich noch durch sogenannte Sperrkreise (siehe Photo rechts) oder Wellenfallen zu behelfen. Diese Kreise (ebenfalls aus Drehkondensator und Spule bestehend) wurden auf einen störenden Ortssender eingestellt und dämpften diesen.

So konnte ein weit entfernter Sender recht dicht neben dem starken Ortssender noch einigermaßen gehört werden. Später, bei Superhetempfängern, kamen ZF-Sperren (Sperr- oder Saugkreise) für die ZF zum Einsatz. Auch in Verbindung mit Detektorempfängern wurden Sperrkreise (mit der selben Zielsetzung) verwendet. ... mehr

 

Der Weg zum trennschärferen Radio ging weiter über die Mehrkreisempfänger. Es wurden zwei oder mehr abstimmbare reine Hochfrequenzstufen hintereinander geschaltet und dann auf ein Rückkopplungsaudion mit oder ohne nachfolgende NF-Verstärkung gegeben. Die Empfangsempfindlichkeit und Selektivität stieg, aber die Selbsterregungsgefahr ebenfalls.

Solche Empfänger mussten aufwendig Stufe für Stufe neutralisiert werden, um das zu verhindern. Neutrodyne-Empfänger seien als Stichwort genannt. Ausserdem wurde die Abstimmung auf einen Sender recht kompliziert: Drei Drehkondensatoren waren nicht selten, die einzeln eingestellt werden mussten. Auch hier versuchte man mit besonderen Schaltungen alle Drehkondensatoren mit einem Knopf synchron einzustellen.

 

reflexempfaenger.jpgReflex-Empfänger: Um die Zahl der Röhren / Transistoren in einem Radio gering halten zu können (also auch z.B. den Preis günstig zu gestalten) wurden mit der Reflex-Schaltung (Reflexempfänger) in einer Röhre oder einem Transistor gleichzeitig zwei Verstärkeraufgaben vorgenommen. So konnte man entweder gleichzeitig Hochfrequenz (HF) und Niederfrequenz (NF) verstärken oder aber Hochfrequenz und Zwischenfrequenz (ZF) bei Superhetempfängern.

Im Fall der mehr gebräuchlichen HF-NF-Kombination wurde z.B. in einer NF-Stufe (z.B. NF-Endstufe) gleichzeitig auch der HF-Vorverstärkung für Kurzwelle (KW) vorgenommen. Ein gewisser Nachteil dieser Reflexschaltung lag in der Gefahr der Selbsterregung (Schwingneigung) und Verzerrungen des Klangbildes. In den USA wurden z.B. die in den Fünfziger und Sechziger Jahren so beliebten "Boys Radios" nach diesem Prinzip aufgebaut. Ein "Boys Radio"-Schaltbild ist weiter unten zu sehen.

 

Grundsätzlich wurde der jeweils im ersten Anlauf verstärkte Signal-Anteil wieder zurück auf die doppelt verwendete Stufe zurückgeführt. Verstärkerschaltungen auf dem linearen Teil der Kennlinie können recht gut gleichzeitig HF und NF verstärken, ohne sich erheblich gegenseitig zu beeinflußen. Das gilt nur, wenn gewisse gegenseitige Entkopplungs-Maßnahmen vorgesehen werden.

 

Die hier gezeigte Schaltung (oben rechts) arbeitet mit der HF/NF-Vorstufe RENS1294, der  HF-Gleichrichterröhre AB1 (nur ein System wird genutzt) und der Lautsprecherverstärkerröhre RENS1374D. Es ist keine Audion-Schaltung, sondern eine Anodengleichrichtung der HF.

 

Typisches "Boys Radio":

 

reflex-boys-radio.jpg

 Reflexempfänger mit  mit 2 Transistoren und einer Diode:

Links HF-Vorstufe (TR1) und NF-Vorstufe (NF-Signal von Diode wird zurück geführt).

Rechts NF-Endstufe (Tr2) für Lautsprecher und Kopfhörer.

Kein Audion, keine Rückkopplung.

 

Superhet. Einen weiteren entscheidenden Fortschritt brachte der Superheterodyne-Empfänger, kurz Superhet oder Super genannt. Das Prinzip weicht deutlich vom bisherigen ab. Das Antennensignal wurde zwar ebenfalls über einen auf die Originalfrequenz abgestimmten Schwingkreis auf die erste HF-Stufe gegeben, aber diese unterschied sich erheblich. Es kam es Mischröhre zum Einsatz. Das Originalsignal wurde mit Hilfe eines Oszillators (das ist im Prinzip ein kleiner abstimmbarer Sender) in dieser Mischtufe auf eine andere feste Frequenz (Zwischenfrequenz) umgesetzt.

 

Der Vorteil dieser Schaltung: Es wurden nur zwei Abstimmkondensatoren benötigt. Die eigentliche Hochfrequenzverstärkung wurde auf der Zwischenfrequenz (ZF) in einem der Mischstufe folgenden ein-oder mehrstufigen Verstärker erreicht. Dieser Zwischenfrequenzverstärker brauchte nur auf die eine Frquenz fest abgestimmt werden und konnte so hohe Verstärkungen erreichen und ausserdem die Bandbreite (Durchlasskurve) gegenüber den nachbarsendern erheblich einengen.

Andere dicht nebenanliegende Sender hatten keine Störchance mehr. Nach diesem ZF-Verstärker folgte die HF-Gleichrichtung und NF-Verstärkung. Ein guter, lauter, störfreier Lautsprecherempfang war sichergestellt. Radios mit UKW-Teil (Nicht UKW-Pendler) hattten einen ZF-Verstärker, der gleichzeitig (zumeist) 10,7 MHz (UKW FM) und ca. 460 kHz (für LW, MW, KW) verstärkte. Jede der ZF-Stufen hatte also für beide ZF-Frequenzen Schwingkreise.

 

Schwund, Fading, Regelspannung: Aufgrund der Wellenausbreitungsbedingungen (Ionosphären-Eigenschaften) kann das Empfangssignal in seiner Stärke und Phasenlage stark schwanken. Das führt zu erheblichen Lautstärkeunterschieden (im unregelmäßigen Abständen). Dieser Effekt wird als Fading oder Schwund bezeichnet. Mit Regelschaltungen (Regelspannungen) wird die Geräte-HF- und / oder ZF-Verstärkung (zumeist in Superhetempfängern) geregelt, sodaß die Lautstärke annährend gleich bleiben kann.

 

Hochleistungsempfänger verfügten teilweise auch über verzögerte Regelspannungsschaltungen, die erst am einem bestimmten Signalpegel begannen runterzuregeln. das wird zumeist mit einer leichten positiven Gegenspannung realisiert, erst wenn die überschritten wird, beginnt die HF / Misch / ZF - Stufe zuzuregeln. Oft wurden nur in der HF-Vorstufe verzögerte Regelungen wirksam.

 

... mehr Informationen zu Regelspannung

 

UKW: Der Empfang frequenzmodulierter Sender (Pendler und Superhet):
Die Empfängerstufen des bisherigen AM-Empfängers waren ohne Änderung nicht optimal für FM-Empfang geeignet. In den ersten Jahren wurden Zusatzgeräte (sogenannte Pendelempfänger) in die Radios eingebaut, später auch UKW-Teile. Im englischen Sprachraum wird der Pendler "Supergegenerative Receivcer" genannt. Die Pendler waren in damaligen normalen AM-Radios aber "Fremdkörper", sie koppelten Ihr Signal in den Plattenspieler-Eingang ein.

 

Es soll auch Pendler gegeben haben, wo die Pendelfrequenz in einer Extraröhre erzeugt wurde und der "gependelten" Stufe zugeführt wurde. Hier konnte das Pendelverhältnis (also Anteil der Schwingzeit zur Nichtschwingzeit) eingestellt werden, was zu einer Variationszeit der Empfindlichkeit führte.

 

Diese Pendelempfänger waren im Prinzip Rückkopplungseinkreiser mit oder ohne HF-Vorstufe. Allerdings wurde die Rückkopplung so stark angezogen, dass eine Selbsterregung ständig erfolgte. Diese Rückkopplung erzeugte eine Pendelschwingung im Ultarschallbereich (20-100 kHz). Dadurch schwankte das Gerät ständig zwischen normalem Empfang und Selbsterregung, die Folge ist eine höhere Signalverstärkung als beim Rückkkopplungsempfänger kurz vor dem Schwingungseinsatz.

 

Gleichgerichtet wurde dieses Signal per Amplitudendemodulation wie beim klassischem AM-Radio, obwohl doch eigentlich Frequenzmodulation gesendet wurde. Man stellte den Empfänger ein wenig neben die Senderfrequenz und konnte auf der Flanke des FM-Signals Quasi-AM demodulieren. Diese Flankengleichrichtung war aber nicht optimal, deshalb wurden die Pendelempfänger bald durch Superhet-Schaltungen mit echten FM-Demodulatoren ersetzt.

 

Weiter gaben diese Pendler (insbesondere wenn sie ohne HF-Vorstufe betrieben wurden, starke Störungen (Pendelrauschen) in die Umgebung ab, die andere Radios auf der Empfangsfrequenz beeinflußten. Die Verwendung einer HF-Vorstufe hatte noch den Vorteil, daß die Empfangsleistung sich verbesserte.

 

Heute sind Pendler kaum noch zu nutzen, weil sie u.U. wegen des Wirkprinzips FM-Zusatzsignale, wie Stereo-Pilotton oder RDS-Anteile (oder bis ca. 2005 ARI-Träger) als Pfeif- und Pieptöne generieren können. Das ist jeweils abhängig von der Pendelfrequenz.

 

Weitere Informationen zu Pendlern ... mehr (auch Schatbild)

 

Literatur-Quellen:

 

  • Funktechnik, Heft 20, 1947, Seite 7.
  • "Vom Dipol zum Lautsprecher",   Alfred Novak,  Ferdinand Schilling

 

 

saba-pendler.jpg
Es setzte sich aber bald folgendes besseres Prinzip durch:
Das Radio bekam ein eigenes UKW-Eingangsteil. Das war eine abstimmbare Mischstufe mit oder ohne Vorverstärkung, dem abstimmbaren Oszillator und dem Ausgang für die ZF-Verstärkung. Die ZF hatte aber eine andere Frequenz als die bei AM-Supern üblichen 468 oder 474 KHz.

 

Sie lag vielmehr bei 10700 KHz. Der ZF-Verstärker eines UKW-FM-fähigen Radios musste also zwei feste Frequenzen gleichzeitig verstärken können. Das wurde erreicht, in dem in jeder ZF-Stufe zwei Schwingkreise (einer für z.B. 468 KHz, einer für 10700 KHz) in Reihe lagen. Das UKW-Teil war ein sogenannter "Tuner", ein Frequenzumsetzer auf die UKW-ZF, dort konnte das Signal effektiv verstärkt und amplitudenbegrenzt werden.

 

Hauptsächlich setzte sich folgendes Schaltungskonzept durch:

Anders als bei dem weiter oben erwähnten Pendler gab es nun die Verwendung von zwei einzelnen UKW-Trioden (z.B. 2 x EC92) oder einer UKW-Doppeltriode (z.B. ECC85). Dabei gab es fast immer die UKW-HF-Vorstufe und die multiplikativ selbstschwingende Misch/Oszillatorstufe, die das ZF-Signal bei zumeist 10,7 Mhz bereit stellte. Die UKW-Vorstufe wies einige Besonderheiten auf. In der Anfangszeit der UKW-Einführung gab es auch UKW-Teile mit Kombiverwendung einer Eingangspenthode (wie z.B. EF80) und einer ECH81 (aus dem AM-Teil). Diese Schaltungen waren aber nicht besonders leistungsstark.

 

ukw-teil-schaltbild.jpgFast immer wurde die sogenannte Gitter-Basis-Stufe oder die Zwischen-Basis-Stufe verwendet. Dagegen war in den AM-Vorstufen (LW, MW, KW) hauptsächlich nur die Kathoden-Basis-Stufe in Gebrauch. Hier ist mit Basis der Punkt der Stufe gemeint, der HF-mäßig an Masse liegt. Für UKW ist die Gitterbasis-Stufe wegen den resultierenden Impedanzen für die Ankopplung der UKW-Antenne und der Entkopplung gut geeignet, sinngemäß gilt das auch für die Zwischen-Basis-Stufe. Die Zwischenbasis-Stufe ist daran zu erkennen, dass der Vorstufen-Schwingkreis entweder kapazitiv oder induktiv mit einer Anzapfung HF-mäßig an Masse liegt.

 

Diese beiden Basis-Schaltungen können auch neutralisiert sein, um wilde Schwingungen (auch nur an bestimmten Teilen des UKW-Bandes) zu unterdrücken. Schlecht neutralisierte Vorstufen können auf UKW oder gar auf höheren Frequenzen ins wilde Schwingen geraten. Hier ist exakter Abgleich der Vorstufe nötig, es reicht zum wilden Schwingen sogar, wenn der Abstimmkern an der falschen Stelle im Spulenkörper steckt. Einige Vorstufen hatten zusätzlich in der Kathode noch einen Serien-Kreis für die Bandmitte, um parasitäre Schwingungen oberhalb des UKW-Bandes zu unterdrücken. ... mehr zum Thema

 

Nachrüstung von Radios ohne UKW-Teil.  Interne und externe Vorsatzgeräte:

Bis ca 1949 wurden Radios ohne UKW-Teil angeboten. In der Übergangszeit gab es Radios, die UKW-vorbereitet waren. Sie hatten im Gehäuse Platz für ein Nachrüst-UKW-Teil und waren auch teilweise schon mit einer Skala ausgestattet, die auch UKW zeigte. Andere Radios konnten schlecht und recht mit einem Universal-UKW-Teil bestückt werden (welches von hinten oder von der Seite in Stellung TA (Tonabnehmer) bedient werden musste), zumeist Pendler.

 

Es gab aber auch Vorsatzgeräte, in einem eigenen Gehäuse, die einen fast kompletten UKW-Empfänger beinhalteten. Lediglich das NF-Teil fehlte, es gab einen NF-Ausgang zum Anschluß an einen Verstärker, an ein Radio (TA-Eingang), an einen Kopfhörer. Diese eigenständigen Vorsätze gab es als Pendler oder Superhet. Beispiel: Blohm UKW-Superhet-Vorsatz V2S.

 

 

ratio.jpg

Bei der darauf folgenden Demodulation wurde für FM zur Demodulation eingesetzt:

 

  • Gegentaktgleichrichter (ohne AM-Unterdrückung). Die beiden Sekundär-Schwingkreise mussten leicht frequenzversetzt oberhalb und unterhalb der ZF-Mittenfrequenz abgestimmt werden.

  • Phasendiskriminator (ohne AM-Unterdrückung) nutzt einen Sekundärschwingkreis mit Mittelanzapfung. Um die Phasendifferenz bilden zu können, erhält der Sekundärkreis neben dem induktiv gekoppelten Anteil ein direktes Signal von der Primärseite über einen Kondensator.  Primärkreis und Sekundärkreis werden exakt auf die ZF-Frequenz abgestimmt.

  • Verhältnisgleichrichter (Ratiogleichrichter, Ratiodetektor). Arbeitet ähnlich wie der Phasendiskriminator, kann aber darüber hinaus eine gute AM-Unterdrückung liefern. Primärkreis und Sekundärkreis werden exakt auf die ZF-Frequenz abgeglichen.

 

Das im Sender "vorverzerrte" NF-Band (angehobene Höhen, Preemphasis) wurde in den Höhen wieder gedämpft (Deemphasis). Das führte zu einer Verbesserung des NF-Signalrauschabstandes. FM-ZF-Verstärker konnten durch hohe Gesamtverstärkung und damit einsetzende AM-Begrenzung dieser Stufen eine gute AM-Unterdrückung erreichen.

 

Beim Radiodetektor kam eine weitere AM-Begrenzung durch den Elko über die Kathode/Anode der Gleichrichterröhre(n) hinzu. Einfache Super mit UKW wurden auch mit der Flankengleichrichtung an einer Diode angeboten.

 

Durchgesetzt hat sich der Ratiogleichricher mit Ratiokreis und AM-Unterdrückung.

 

 

Automatische Scharfabstimmung (AFC)

Für viele Menschen war die exakte Scharfeinstellung des Senders, trotz Abstimmanzeigeröhren fast zu schwierig. Ausserdem machte bei vielen Empängern im UKW-Bereich die Frequenzstabilität über Stunden Probleme. -Deshalb wurde die automatische Scharfabstimmung  (aus dem Englischen AFC) eingeführt. Dazu wurde aus dem Ratiodetektor die Richtspannung (die sich an der Mitte der beiden Dioden aufbaute) genutzt, um über eine Steuerleitung diese Spannung einer Kapazitätsdiode im Oszillator des UKW-Teils  zuzuleiten.

 

Stimmte die Empfangsfrequenz nicht genau, bildete sich an dem erwähnten Punkt des Ratiodetektors eine entweder positive oder negative Gleichspannung auf. Dait wurde der Arbeitspunkt der Kapazitätsdiode Im UKW-Oszillator verschoben und damit die Frequenz wieder auf exakt Kanalmitte gebracht. Veränderte sich aber die Oszillatorfrequenz zu stark, konnte es sein, dass das Gerät aus dem Fangbereich rutschte. und musste von Hand nachgestellt werden.

 

 

nf-teil.jpgDas Niederfrequenzteil:
Bei einfachen AM-Einkreisern waren oft HF-und NF-Stufe in einer Röhre vereinigt. Bessere Lautstärken und Klangeigenschaften wurden mit unabhängigen NF-Stufen im Radio erreicht. NF-Vorverstärkung, Klangbeeinflussung, Leistungsverstärkung war die Aufgabe. Ein durchschnittliches Radio hat 1-5 Watt Sinusleistung für die Lautsprecher. Das klingt wenig, wenn man aber weiss, dass mit damaligen hinten "offenen" Radiogehäusen 200 mW (0,2 Watt) Zimmerlautstärke erreicht wird, ergibt sich schon ein besseres Bild. 5 Watt waren schon was.

 

Die Lautstärke der Radios wurde mit dem Lautstärkeregler (wird heute eher Lautstärkeeinsteller oder Lautstärke-Potentiometer genannt)  eingestellt (Ausnahme: Einige Einkreis-Audione). Dieser Einsteller lag im Eingangsteil des Niederfrequenzteils.

 

Die Lautstärke-Potentiometer wurden eigentlich immer in sogenannter logarithmischer Widerstandsbeschichtung ausgeführt. Dadurch  konnte verhindert werden, dass beim Hochdrehen der Lautstärke zuerst eine starke Änderung, dann weiter aufgedreht, nur noch weniger Änderung der Lautstärke eintrat.

 

schaltbild-muster3.jpgWeiter hatten viele Lautstärkeeinsteller in der Nähe des Masseanschlusses der Widerstandsstrecke eine Anzapfung für den Anschluß einer Kondensator/Widerstands-Zeitkonstante. Dadurch wurde der Effekt des menschlichen Gehörs  - bei leisen Stellen die Bässe schlechter zu hören - kompensiert. Heute stellen die Potentiometer mit "gehörrichtiger Anzapfung" ein Ersatzteil-Beschaffungsproblem dar.

 

<-- Log. Lautstärkeeinsteller mit "gehörrichtiger Lautstärke" (WiderstandR34)

 

Ein typischer NF-Verstärker hatte eine Spannungsvorverstärker-Stufe mit einer (möglichst) rauscharmen Triode oder Penthode (z.b. EF80 oder EC92). Darauf folgte die Klangreglung (wenn vorhanden).

 

Die Leistungsendstufe wurde zumeist mit einer Eintakt-A-Stufe (z.B. EL12, EL41, EL84, ECL82, usw) aufgebaut. Der damit erreichbare Klirrfaktor lag bei ca. 10 %. Bessere Radios mit Gegentakt-A/B-Endstufen brachten 8-17 Watt. Das war jede Menge Leistung. Klirrfaktoren lagen zwischen 2 und 5 %. In Radios mit AM-Bereichen war im NF-Teil oft eine 9 KHz-Sperre (je nach Schaltung bestehend aus einem Serien- oder Parallelkreis) so angebracht, dass diese NF-Frequenz stark gedämpft wurde. Dieser störende Interferenzton konnte entstehen, wenn sich zwei dicht benachbarte starke Sender in der Durchlasskurve des ZF-Teils befanden. Die Sender hatten im AM-Bereich eine Kanalabstand von 9 KHz.

 

Um den Klirrgrad des NF-Signals zu verringern, wurde oft eine Gegenkopplung genutzt. Dabei wird vom Signal am Verstärkerausgang ein kleiner Teil dieses Signals gegenphasig weiter nach vorn zurückgeleitet. Das Signal wird linerarer, die Verzerrungen sinken, allerdings sinkt ohne weitere Kompensationsmaßnahmen die Ausgangsleistung des Geräts. Die Gegenkopplung kann so gestaltet werden, daß bestimmte Fequenzen  stärker gedämpft werden. Es konnte relativ niederohmig das Signal direkt am Lautsprecher oder sogar über eine Extrawicklung am Ausgangstrafo abgenommen werden und  zurück geführt werden. Man konnte aber direkt von der Anode der Endröhre hochohmig ein Signal zurück führen. Mehr dazu bei den Wissenstandsfragen (Punkt 20).

 

Netzteil / Stromversorgung / Akkumulatoren / Batterien / Gleichrichtung/Siebung:
Rundfunkgeräte benötigen Versorgungsspannungen für die Röhrenheizung, für die Anoden- und Hilfsspannungen der Röhren und für die Skalenbirnen. Bei Transistorgeräten werden sinngemäss Spannungen zur Versorgung dieser Halbleiter erzeugt. Es kommen Alltsrom-, Gleichstrom- und Wechselstrom-Netzteile zum Einsatz. Die meisten Netzteile können neben der Stromart auch an verschiedene Netzspannungen angepasst werden. In Deutschland werden Wechselstromnetze mit 50 Hz betrieben.

 

In der Frühzeit des Rundfunks (und bei Kofferradios auch noch bis heute) wurden die notwendigen Betriebsspannungen aus Akkumulatoren und Batterien (Anodenbatterien) gewonnen. Mehr zu den einzelnen Akku-Typen hier. In den ersten Jahren waren das sogenannte Bleiakkus, wie bei KFZ-Batterien, später kamen Blei-Gel-Typen hinzu. Zum Nachladen der Akkus waren Ladegeräte notwendig. Damalige Akkumulatoren waren zumTeil gegen Unterspannung oder auch gegen Überladung empfindlich. Akkus haten auch gegenüber einer Batterie wesentlich schnellere Selbstentladungszeiten. Blei-Akkus bedurften auch der Füllstandspflege, man durfte nur destilliertes Wasser nachfüllen.

 

Bald kamen für die teuren Anodenbatterien sogenannte Netzanoden zum Einsatz, die die Anodenspannung aus dem Ortsstromnetz erzeugten. Die Akkumulatoren (Akkus) mußten nachgeladen und zum Teil auch gepflegt werden. Nicht alle Netzanoden waren zum Laden und gleichzeitig zum Geräte-Betrieb geeignet. Typische Heiz-Akku-Spannungen lagen zwischen 2 und 12 Volt. Wichtig: Die Akkuspannung durfte keinesfalls höher als die Heizspannung der Röhren sein! Es gab Anodenbatterien, die mehrere Spannungen (typisch 70 - 120 Volt) über Buchsen oder Ansschlußleitungen abgeben konnten. Keinesfalls durften Abschlüsse oder Polaritäten verwechselt werden. Nicht immer waren die diversen Anschlüsse zum Radio gut unterscheidbar. Sollte heute ein solches alten Batterie-Radio mit einem Netzteil versorgt werden, ist UNBEDINGT auf die richtigen Spannungen und Polaritäten zu achten!

 

Allstromnetzteile sind ohne Transformator aufgebaut. Heizkreise meist in Reihenschaltung. Anodenspannung über Selengleichrichter oder Röhrengleichrichter in Einweg- oder Gegentakt- oder Brückenschaltung. Auch Allströmer hatten für die gleichgerichtete (im Wechselstrombetrieb) Anodenspannung eine Siebkette, gebildet aus Ladeelko und Siebwiderstand und Sieblelko. Im Gleichstrombetrieb wurde die Anodenspannung aus dem Netz nur durchgereicht. Bei Allström-Netzteilen wurden auch oft in deren Masseleitungen mittels eingeschleifter Widerstände Gittervorspannungen erzeugt. Ebenfalls wurde die Gesamtanodenspannung für Vorstufen weiter runtergeteilt und weiter gesiebt.

 

Wechselstromnetzteile verwendeten zumeist Transformatoren zur Bildung der Heizfadenspannungen und der Anodenspannungen über Selengleichrichter oder Röhrengleichrichter als Einweggleichrichter, Gegentaktgleichrichter, Brückengleichrichter (Graetzgleichrichter). Die noch pulsierende Spannung lief durch eine Siebkette, gebildet aus Ladeelko und Siebdrossel (oder Siebwiderstand) und Sieblelko. Die Brückengleichrichter - auch Vollwellengleichrichter genannt - nutzten den negativen und positiven Halbwellenteil aus, die Brummbeseitigung wurde besser, die erzeugte Anodenspannung unter Last höher. Ebenfalls wurde die Gesamtanodenspannung für Vorstufen weiter runtergeteilt und weiter gesiebt.

 


Ein Standardnetzteil


Zum obigen Schaltbildauszug: Von links über den Netzschalter S1 und die Sicherung um den Netzspannungsumstecker wird die Netzwechselspannung dem Netztransformator Tr zugeführt. Die Sekundärwicklungen des Trafos liefern zweimal 250 Volt im Gegentakt zur Anodenspannungserzeugung, die ungeerdete 4-Volt-Heizspannung für die Netzgleichrichterröhre AZ11, die zur Brummkompensation mittengeerdete Heiz/Skalenbirnenwicklung für die restlichen Röhren des Radios.

 

Die Heizwicklung der AZ11 muss massefrei sein, da die Katode dieser Röhre volle 250 gegenüber einem Heizfaden mit Erdverbindung hätte. Die Gegentaktanodenspannungserzeugung mit der Doppeldiode AZ11 erzeugt in Verbindung mit C85 und Drossel 83 und C86 eine gut gesiebte Anodenspannung für die restlichen Röhren. In der Leitung zur Masse des Radios liegt 27 Ohm-Widerstand. Über diesen Fallen im Leerlauf des Radios 1,7 V ab. Diese Spannung für mit zur Gittervorspannungserzeugung einiger Stufen verwendet. Der Widerstand 70 soll Spannungsüberhöhungen bei Einschalten für den Fall abfangen, dass die Gleichrichterröhre vor der NF-Endstufenröhre durchgeheizt hat. Ausserdem entläd er beim Auschschalten des Radios die Netzelkos schneller. Die genaue komplette Schaltung dieses Radios ist hier zu finden.

 

Eine Siebungsverbesserung konnte auch durch Nutzung einer Teilwicklung des NF-Ausgangs-Transformators erzielt werden:

 

restbrummen.jpg

Dabei wird die Teilwicklung des NF-Ausgangstrafos  verwendet. Der Strom vom Lade-Elko der Siebkette fließt über die Anzapfung in den Trafo, teil sich im zwei Stromrichtungen. A: Zur Anode der Endröhre (dieser Teil ist weniger brummempfindlich), B: zum Siebwiderstand, der dann zum Siebelko und weiter zu  den Geräte-Stufen führt. Und (wichtig) auch zum Schirmgitter der Endröhre, in diesem Teilzweig fließt sozusagen gegenphasiger Restbrumm. Ergebnis: Das Restbrummen wird in der NF-Endstufe kompensiert. Die Teilwicklung des Trafos kann auch durchaus als eine Art Siebdrossel bezeichnet werden.

 

Komfort in Radios:
klangregister.jpgDas Klangbild, also ob tiefe Töne und / oder höhe Töne bevorzugt wiedergegeben werden, kann in vielen Radios mit diversen Einstellvarianten beeinflusst werden. Von der einfachen Tonblende (die die Höhen beschneidet) über eine getrennte Bass- und Höheneinstellung bis zu schaltbaren Klangregistern (Mäuseklavieren) und sogar schon damals zu grafischen "Equalizern" ( z.B. Grundig 4019 Stereo) ging das Angebot. Teilweise wurden mit dem Klangregister zusätzliche Lautsprecher (z.B. Elektrostaten oder Druckkammerhöchtöner) angeschaltet.

 

--> (Rechts) 3 Klang-Drucktasten und ein variables 4-Stufen-Register (Equalizer)

beim Grundig 4019 von 1959

 

Eine Mode der Fünfziger Jahre war die 3-D Technik oder "Raumtonwiedergabe" (Raumklang). Das hatte noch nichts mit Stereophonie zu tun. Man machte nur vor der Erkenntnis Gebrauch, dass hohe Töne von den üblichen Lautsprechern recht gerichtet in den Raum strahlten. Befand sich der Hörer weit links oder rechts von dieser Hauptstrahlrichtung entfernt, gingen ihm die Höhen verloren. Die Raumklang-Funktion verteilte die Höhen besser im Zimmer, der Klang wurde überall "luftiger". Es gab sogar schon Experimente bei Anwendung mehrerer Hochtöner deren Phase gegeneinander laufen zu lassen, das erhöhte den Effekt des "Raumtones".

 

Die Klangblende war oft mit einer ZF-Bandbreiten-Regelung in den AM-Bereichen verknüpft. Man ging davon aus, dass in dicht belegten Rundfunkbändern eine schmale ZF-Durchlasskurve sinnvoll war. Dadurch gingen aber auch Höhen verloren. Um zusätzlich die in diesem Fall unerwünschten Höhen zu beschneiden, koppelte man mechanisch die Bandbreiten- mit der NF-Höheneinstellung.

 

em34-b.jpgAbstimmanzeigen erleichterten dem ungeübten Besitzer die exakte Abstimmung auf einen Sender. Waren es um 1935 noch sogenannte Schattenzeiger, kamen um 1936 die ersten "Magischen Augen" als Abstimmanzeigeröhren auf.

 

UKW-Radios hatten zwei teilweise getrennte Empfangsteile. Man konnte nun den AM-Bereich und dem FM-Bereich mit einem gemeinsam starr arbeitenden Senderabstimmknopf koppeln. Somit ging aber beim Umschalten von AM zu FM oder umgekehrt die jeweils dort "gespeicherte" Senderposition verloren. Wurden dagegen getrennten Skalenseilzüge und / oder Drehkondensatoren-Trennungen verwendet (Duplex-Antriebe), blieb der jeweils nicht benutzte Frequenzbereich "gespeichert".

 

Einige Radios hatten eine oder mehrere festgespeicherte Sender-Tasten, oft als Ortssender-Tasten bezeichnet. So konnte ein Sender mit einem Frequenztrimmer fest eingestellt werden. Egal wo die generelle Senderabstimmung stand, mit einem Tastendruck war man wieder auf dem Ortssender.

 

Andere Geräte (z.B. Grundig 4055WF/3D) hatten zwei komplette UKW-Teile eingebaut. Es gab dann 3 Skalen: AM und zweimal UKW. Schaltete man zwischen den Bereichen hin und her, hatte man quasi 3 Sender auf Tastendruck

Eine erhebliche Komfort-Steigerung brachte bei Spitzengeräten der Motorantrieb und sogar der Motorsuchlauf. Einige Geräte konnten sich für eine Anzahl von Sendern die Stelle des Skalenzeigers "merken" und hatten einen speziellen Tastensatz dafür. Drückte man auf eine dieser Tasten, fuhr der Zeiger und Drehkondensator motorgetrieben auf eine zumeist mechanisch gemerkte Position des Seilantriebes. Andere Geräte boten zusätzlich einen echten Motorsendersuchlauf an (z.B. Saba Freiburg 6 3D).

 

Hier suchte das Gerät auf Tastendruck den nächsten AM- oder FM-Sender und stellte ihn scharf abgestimmt ein und hielt diese Position auch auf Dauer fest (automatische Scharfabstimmung). Versuchte man den Senderknopf zu bewegen, versuchte das Gerät gegenzuhalten ! Zusätzlich konnte man einen schnellen Vorlauf aktivieren, um schnell eine weiterentfernte Bandstelle zu erreichen. Das alles ging auch per Fernbedienung.

 

Spitzenradios hatten eine Fernbedienoption. Zumeist per Kabel konnten die Hauptfunktionen des Radios bequem vom Sitzplatz gesteuert werden.

 

Verschiedene Hersteller boten Radios mit zusätzlichem Fernsehton an. So konnte man dann auch die "Tagesschau" im Radio hören.

 

Ein früher Versuch, die störenden Einflüsse der Umwelt und der Ionosphäre mit Gewitterprasseln usw. zu verringern, war der Drahtfunk. Hier wurde das Sendersignal über ein HF-moduliertes Telefonkabel zum Radio geführt.

 

Um die Scharfabstimmung des Senders zu erleichtern, kamen in den Sechziger Jahren elektronische Scharfabstimmungen für UKW auf. Zumeist steuerte das Ratiodetektorsignal (Richtspannung) mit einer Kapazitätsdiode diesen Vorgang.

 

Stereophonie

 

NF-Stereophonie
Um 1957 tauchten die ersten Radios und Musiktruhen mit Stereoverstärkern auf. Somit konnte dem rechten und linken Ohr ein mit ebenfalls so plazierten Mikrophonen aufgenommenes Konzert räumlich ins Wohnzimmer übertragen werden. Befand sich der Hörer ungefähr in der Mitte zwischen den Stereo-Lautsprechern war der räumliche Klangeindruck gut warnehmbar.

 

ifa2010-boris06.jpgEs handelte sich dabei um zwei komplette Niederfrequenzverstärker, die mit einem Balance-Einsteller die Lautstärke des rechten und linken Kanals anpassen konnten. Da in einem Radio die Lautsprecher der beiden Kanäle dicht beieinander lagen, war die Stereo-Basis recht klein und der damit verbundene Stereoeffekt relativ gering. Es kamen deshalb externe Zusatzlautsprecher in Boxenform auf. Entweder mit einem externen Lautsprecher und dem Lautsprecher im Radio oder zwei Extraboxen.

 

--> (rechts): Philips Roller, ein Transistor-Stereo-Kofferradio

mit Cassettenteil, 1985,

(Photo von Boris Witke)

 

Diese Auslagerung der Lautsprecher führte zu einer neuen Radio-Gruppierung: Steuergeräte oder Hifi-Anlagen. In die gleiche Zeit fallen Bemühungen die Klangqualitätsanforderungen der Radios vergleichbar zu machen. Die Hifi-Din-Norm wurde geschaffen. Sie legte Mindestanforderungen an Frequenzgang, Signalrauschabstand, Klirrfaktor, usw fest. Als Schallquellen standen zuerst nur Stereoschallplatten bereit. Stereotonbandgeräte kamen hinzu. Rundfunksender machten erste Versuche, auch zwei Sendefrequenzen den linken und rechten Kanal zu übertragen. Beim Rundfunkhörer mussten zwei Geräte zum Empfang benutzt werden.


HF-Stereophonie
stereo-decoder.jpgDie ersten Versuche Hochfrequenzstereophonie (HF-Stereophonie) über zwei Sender abzustrahlen, zeigten den Weg auf. Das Ziel war aber natürlich die Aussendung auf einem Sendeplatz. Hierbei musste aber die Kompatibilität zu den Mono-Radios gewährleistet bleiben. Es wurde ein Hilfsträger-Verfahren eingeführt, wo neben dem "normalen" Summensignal aus linkem und rechtem Kanal auch ein zusätzliches Stereo-Multiplex-Signal gesendet wurde.

 

-->  Grundig Stereo-Dekoder VI

 

Die notwendige Bandbreite stieg von 150 Khz auf 300 Khz an. Der oberhalb der Summensignal-NF-Bandbreite abgestrahlte Pilotton von 19 KHz synchronisierte dann im Stereodekoder des Empfängers einen Oszillator von 38 KHz. Dieser eigentlich im Sender vorhandene Originalhilfsträger wurde unterdrückt und musste mittels des Pilottones phasenstarr neu aufgebaut werden. Der Dekoder lieferte so das linke und rechte NF-Signal und ein Signal zur Erkennung, ob eine Stereosendung vorlag oder nicht.

 

Das FM-ZF-Signal "sah" so aus: Summensignal (Mono) 1-15 KHz. Pilotton 19 KHz. Unteres moduliertes Differenz-NF-Seitenband L-R 23-37984 KHz, unterdrückter Hilfsträger 38 KHz, oberes moduliertes Differenz-NF-Seitenband L-R 38,016-53 Khz.

 

Verkehrsfunk
ari-tafel.jpgBei Nutzung des Radios im KFZ (Auto) als Autoradio wurde es in den Siebziger Jahren interessant, dem Autofahrer spezielle Verkehrsfunk-Informationen anzubieten. Diese speziellen Nachrichten gab es zwar auch schon vereinzelt vorher, aber die Nachrichten sollten komfortabler und gezielter (auf die Region, wo sich der Autofahrer gerade befand) angepasst werden.

 

Ferner sollte es möglich sein, sich für oder gegen solche Nachrichten entscheiden zu können und auch bei leise gedrehtem Radio oder beim Abspielen einer (damals) Audio-Cassette wichtige Infos zugespielt zu bekommen.

 

Einige Radio gaben die ARI-Informationen mit einer speziell einstellbaren Lautstärke unabhängig von der sonst aktuellen Lautstärke wieder. Es wurde dem Rundfunksignal (UKW) ein weiter Träger von 57 Khz hinzugefügt. Das ging auch bei Stereorundfunksendungen.

 

Dieses ARI-Signal (Autofahrer-Rundfunk-Information) hatte 3 Komponenten: Die Senderkennung (SK), die Durchsagekennung (DK) und die Bereichskennung (BK). Einige Jahre konnte der Autofahrer an Autobahnen Schilder mit Hinweisen auf den (die) örtlich empfangbaren ARI-Sender sehen, hier wurden auf die Bereiche angezeigt. Es gab die Bereiche A-F, die verschiedene Regionen in Deutschland und anderen Ländern repräsentierten.

 

 

 

Auch Autoradios ohne eine ARI-Auswertung konnten natürlich die Durchsagen hören, sie erhielten dafür einen speziellen Signalton, der auf die jetzt folgende Info hinwies (Hinz-Triller).

 

... mehr Informationen zum Verkehrsfunk

 

RDS (Radio Data System)

... mehr Informatonen

 

Wie sieht es in einem Radio aus?

Da gibt es eine fast unüberschaubare Varianz. Röhrenradios sind anders aufgebaut als Transistorradios. Bauteile können auf diverse Arten zusammengeschaltet werden. Gab es früher bei den Röhrenradios "wilde" Aufbauten, wo die Bauteile relativ willkürlich und frei an geeigneter Stelle verbunden und platziert wurden, kam mit den kuperkaschierten Platinen mehr Ordnung und Kompaktheit und optische Ordnung in die Geräte. Platinen erhielten oft Bezeichnungen zum besseren Auffinden der Bauteile bei Reparaturen.

 

Hier zwei Beispiele aus einem Röhrenradio und einem Transistorradio:

 

Saba Freiburg Automatik 12. Ausschnitt der Bauteile unter dem Chassis:

bodens7.jpg

Links ein Lautsprechertrafo, unten drei DIN-Anschlußbuchsen, rechts unten eine Röhrenfassung,

Mitte Zugmagnet.

... mehr zu diesem Gerät

 

 

Platine der Saba Sabinette:

 bauteile-platine.jpg

Anklicken für mehr Details 

 

bauteil-des-radios.jpg

Anklicken für mehr Details

1= Lautsprecher, 2 = Röhre, 3 = Röhre, 4 = Gleichrichter,  5 = Transformator,

6 = Chassis,  7 = Buchsenleiste, 8 = Schalter


 

Danke an "Klaus" aus dem WGF für Verlinkungs-Hinweise.

 


 

31.03.2008 / 26.02.2016

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