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Superhet m. Kosmos RADIO-TECHNIK

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Wolfgang Holtmann
Wolfgang Holtmann
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24.Feb.09 11:46

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Im Experimentierkasten (5. Auflage, Anfang der 50er Jahre) wird der Überlagerungsempfänger in Theorie beschrieben. Ich möchte zeigen, dass man einen funktionsfähigen Superhet (mit zwei Röhren) bauen kann. Mit Ausnahme von vier zusätzlichen Kondensatoren, werden nur die vorhandenen Teile verwendet!
Angeregt durch das Studium von alten Patentschriften [3, 4], war es eine Herausforderung, diese spontane Idee in die Tat umzusetzen.
  
Der minimale Aufwand ermöglicht eine wenig bekannte Mischschaltung, die nur mit einer bestimmten Sorte Raumladegitterröhren arbeitet. Es ist die bekannte RE074d.
Die oftmals als gleichwertig (äquivalent) genannten Röhren U409D, DG407 oder A441N können aus noch zu erläuternen Gründen dort NICHT eingesetzt werden. Auch nicht die DM300 alt oder neu!
 
Anmerkung: Eigentlich kommen auch frühere Ausgaben der großen Radio-Experimentierkästen in Frage, es fehlt dort nur der zweite Drehkondensator....
 
 
Die Schaltung
 
 
 
Die RE074d funktioniert als selbstschwingender Mischer mit Auskopplung der ZF an der Anode. Von dort geht es direkt zur Audionstufe mit Rückkopplung nach dem „Negadyn“ Prinzip. Man kann das Raumladegitter (g1 an Seitenschraube) dieser Stufe quasi als eine 2. Anode betrachten, wo die (verstärkte) Raumladegitterwechselspannung phasengleich mit der Steuergitterwechselspannung (an g2) ist. Daher ist keine Phasendrehung erforderlich.
Rückkopplungspfad: das Raumladegitter ist mit der Gitterspule (hier an die Mittelanzapfung) verbunden. Eine zusätzliche Rückkopplungsspule in der Anodenleitung kann also entfallen. 
Die Kondensatoren C1, C4, C5, C8 und eventuell die Raumladegitterröhre RE074d müssen hinzugefügt werden.
 
Die im Kasten enthaltenen drei Flachspulen werden wie folgt verwendet:
 
-- Eingangskreis L1-C2    60 Wdg
-- Oszillatorkreis L2-C3    40 Wdg
-- ZF- Kreis L3-C5       60/30 Wdg
 
Auf Grund der von Kosmos vorgegebenen Induktivitäten und den Kapazitätswerten der beiden Drehkondensatoren, ist nur der untere Teil des MW-Bereichs zu empfangen. Etwa von 530...770 kHz. Der „fortgeschrittene Radiomann“ kann durch Einsatz von abweichenden Spulen und Drehkondensatoren den Empfangsbereich nach oben erweitern. Selbst LW-Empfang ist möglich. Dann sollte man qualitativ bessere Materialien verwenden, HF-Litze und spielfreie Drehkos. In den Abendstunden ist mit Pfeifgeräuschen durch Spiegelempfang (1460...1700 kHz) zu rechnen. Der Grund, aus Kostengründen konnte man keine Spulen besserer Güte beilegen.
Empfehlenswert sind auch Versuche mit einer Rahmenantenne, anstatt L1.
 
 
Tipp zu den Flachspulen: Ich konnte oft schlechte Kontaktgabe an den gequetschten Drahtverbindungen feststellen und empfehle daher, die Drähte zu entfernen und vorsichtig an die Oberseite der Ösen (dort wo die Klemmen nicht greifen) zu löten. 
 
Es ist also möglich, mit drei Spulen einen Superhet zu bauen. Doch will ich eine Verbesserungsmöglichkeit nicht verschweigen, welche hauptsächlich dem Bedienungskomfort zu gute kommt.
Im direkten Vergleich der Negadyn- mit der gewöhnlichen Audion-Schaltung mit induktiver Rückkopplung, hat letztere Vorteile in Bezug auf Empfindlichkeit und Stabilität! Die Heizspannung des Negadyns ist sehr genau einzuregeln, d.h kleinste Änderungen haben großen Einfluss. Das ist aber mit dem Widerstandsstreifen äußerst schwierig.
 
Will man den erwähnten Unannehmlichkeiten aus dem Weg gehen, ist nur eine zusätzliche Flachspule mit 60 Wdg erforderlich. Eine Möglichkeit wäre, wie bereits vorgeschlagen, die Eingangsspule L1 nun als L4 zu benutzen und dafür eine Rahmenantenne zu basteln.
Wem das zu aufwendig ist, kann sich die 60er Spule aus einem (vorhandenen) RADIOMANN-Kasten „leihen“, oder leicht selber die 60 Windungen (ca. 0,2 mm CuL Draht) auf ein Stück Pappe 80 x 80 mm aufbringen. Die Güte der zusätzlichen Rückkopplungsspule L4 ist hier unwesentlich. Dann ist durch Veränderung des Abstands zu L3 eine bequeme Lautstärkeregelung möglich. Ein weiterer Vorteil: In dieser Stufe lassen sich nun verschiedene Typen Doppelgitterröhren verwenden, z.B. auch die DM300 neu zum RADIOMANN der 50er Jahre! Hier die angepasste Schaltung:
 
   
 
 
Das Frequenzkonzept
Zwischenfrequenz: 465 kHz
Eingangsfrequenz: 530...770 kHz
Oszillatorfrequenz: 995...1235 kHz
 
Stromversorgung
Die 4,5V Heizspannung wird mit den beiden Heizvorwiderständen auf ca. 3,5V reduziert.
18 Volt Anodenspannung hat sich als günstig herausgestellt. Die kann man mit vier Flachbatterien à 4,5V erzeugen, wobei durch Aufstockung (Heizbatteriespannung einbezogen) selbst drei ausreichend sind. Minus Ua geht dann an Plus Uf.
Achtung: Bei Kurzschluss der Anodenspannung nach 0 V sind dabei die Heizfäden gefährdet !!!
 
Optimale Mischeigenschaften werden bei einer kleinen neg. Vorspannung des anodennahen Steuergitters (g2) der RE074d erreicht. Hierzu verwende ich eine AA-Zelle im Halter, welche immer angeschlossen bleiben darf. Es wird ja kein Strom entnommen! Die Einstellung der Heizspannung für die Mischstufe ist sehr kritisch und muss bei Abfall der Anodenspannung nachreguliert werden.
 
Die Besonderheiten der verwendeten RE074d
Beim Betrachten des Oszillators der Mischstufe fällt auf, eine gesonderte Rückkopplungspule, bzw. eine Anzapfung an L2 ist nicht vorhanden. Wie soll das funktionieren?
 
Zur Erläuterung verwende ich sinngemäß die Ausführungen von Prof. H. Barkhausen [1]. Dort beschreibt er unter Rubrik „Doppelgitterröhren“ einen Effekt, der bei bestimmten Raumladegitterröhren den Raumladegitterstrom bei steigender Raumladegitterspannung sinken lässt! Also in einem gewissen Bereich einen negativen Widerstand darstellt. Diese „fallende Kennlinie“ ist bei meiner RE074d (Rot) deutlich zu sehen. Dagegen zeigen die oftmals als äquivalent bezeichneten Typen U409D, DG407, A441 oder A441N diese Eigenschaft nicht und sind daher für diese spezielle Schaltung NICHT zu gebrauchen.
 
 
 
 
Anzumerken ist, Die RE074d besitzt einen thorierten Wolframfaden (gelblich glühend), während die anderen mit einem Oxidfaden ausgestattet sind, wo eine Sättigung des Katodenstromes erst viel später eintritt.
 
Etwas Theorie
Prof. Barkhausen macht die Menge der vom negativen Steuergitter g2 abgewiesenen Elektronen für dieses gegenläufige Verhalten des Irg verantwortlich. Er schreibt [2] (auszugsweise) :
 
1. Einfluss
„Erhöht man bei Raumladegitterröhren die Raumladegitterspannung Ug1, so erhöht sich dadurch der Katodenstrom Ik und damit auch sein nach g1 gehender Anteil Ig1.
 
2. Einfluss
Andererseits erhöht sich aber auch infolge des Durchgriffs D12 die Raumspannung b2 in den Löchern des g2, es fliegen mehr Elektronen durch g2 zur Anode hinüber, es kehren also weniger zu g1 zurück. Dadurch verringert sich der Strom Ig1!
 
Der zweite Einfluss kann größer sein als der erste, besonders wenn man im Sättigungsgebiet des Katodenstromes arbeitet, wo der erste Einfluss (die Erhöhung von Ik mit Ug1) wegfällt. Das g1 besitzt eine „fallende Kennlinie“ ........“
 
Ich habe versucht, anhand einer Skizze die Elektronenbahnen (in vereinfachter Darstellung) bei kleiner und großer Raumladegitterspannung Ug1 zu beschreiben.
 
 
 
 
Es bleibt noch darauf zu weisen, dass E.W.B. Gill (England) bereits 1925 auf die besagten Eigenschaften bei bestimmten Raumladegitterröhren aufmerksam machte [3]. Nach seinen Angaben sollte die Geometrie der Elektroden für umschriebene Anwendung folgende Anforderungen erfüllen:
 
Bei zylindrischen Gittern: Das Verhältnis von Durchmesser g2 zu g1 darf nicht weniger als 2,5 :1 aber auch nicht größer als 5 :1 sein. Bei flachen Gittern: Der Abstand g2 zu g1 muss größer als g1 zum Faden sein und kleiner als dessen Länge. 
 
Drei Jahre später ließ er sich eine Anwendung als amplitudenmodulierter Oszillator patentieren. [4]
 
 
Quellenverzeichnis
 
[1] H. Barkhausen, Elektronen-Röhren, 1.Band, 4. Auflg. S112
[2] H. Barkhausen, Elektronen-Röhren, 1.Band, 11. Auflg. S140
[3] E.W.B. Gill, UK Pat. 252 079
[4] E.W.B. Gill, UK Pat. 292 201
 
 
 

This article was edited 24.Feb.09 12:17 by Wolfgang Holtmann .

  
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