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Vor 70 Jahren: UKW-Funk im deutschen Versuchsbetrieb

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Bernhard Nagel
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16.Feb.19 17:14
 
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In diesen Tagen jährt sich zum 70. Mal der Start des UKW-FM-Rundfunks in Deutschland und Europa. Am 28. Februar und 1. März 1949 gingen die beiden ersten von Rohde & Schwarz (München) und Telefunken (Hannover) gebauten UKW-Sender in Betrieb, knapp 3 Monate vor der Gründung der Bundesrepublik Deutschland am 24. Mai 1949.

Im Juni 2004 brachte Hans M. Knoll den Artikel UKW mit FM-Modulation in Europa im Jahr 1949 mit anschliessendem Bezug zu den Neuerungen im UKW-Empfängerbau bis Anfang der 1950er Jahre.

Der folgende Artikel UKW-Funk im deutschen Versuchsbetrieb erschien in der Juni-Ausgabe der weniger bekannten Zeitschrift Die Allgemeine Rundfunk-Technik, veröffentlicht am 20. Mai 1949. Dr.-Ing. Werner Bürck berichtet in Theorie und Praxis vom Stand der UKW-Rundfunktechnik in Deutschland.

1. JAHRGANG    •    JUNI 1949    •    HEFT 6
HOCHFREQUENZTECHNISCHE FACHZEITSCHRIFT

Von Dr.-Ing. Werner Bürck
(Mitteilung aus dem Laboratorium von Rohde & Schwarz in München)

 Zum ersten Male in Deutschland ist die Möglichkeit geschaffen worden, die Eigenschaften des UKW-Funks und der Frequenzmodulation im praktischen Betriebe kennen zu lernen: Am 28. Februar hat nämlich der Bayerische Rundfunk in München begonnen, sein Programm auch über einen bei Rohde & Schwarz in München gefertigten frequenzmodulierten UKW-Sender auf einer Trägerfrequenz von 90,1 MHz auszusenden. In Hannover wurde nur einen Tag später, am 1. März, ein ähnlicher von Telefunken gebauter UKW-Sender in Betrieb genommen. Während dieser neue Zweig der Rundfunktechnik in den Vereinigten Staaten von Amerika schon seit Jahren eingeführt ist, und auch in England vor längerer Zeit seine versuchsweise Einrichtung stattgefunden hatte, hat in Deutschland erst jetzt die gerätebauende Industrie, aber auch die große Gemeinde der Funkbastler Gelegenheit, sich mit den neuen technischen Problemen auseinanderzusetzen. Im folgenden soll eine kurze Übersicht über die wesentlichsten Eigenschaften des neuen Verfahrens und die dazu benötigten Geräte und Einrichtungen gegeben werden.

Warum UKW-FM-Funk?
 Die vorhandene und bekannte starke Überbesetzung der bisher in Europa für Rundfunkzwecke benützten Wellengebiete zwischen etwa 100 und 300 bzw. etwa 500 und 1600 kHz einerseits und der allgemeine Wunsch der Hörerschaft nach mehreren wählbaren Ortsenderprogrammen andererseits zwingt zur Erschließung neuer Frequenzgebiete für den Betrieb von Sendern.

 Es ist technisch nicht möglich, die von einem niederfrequent modulierten Sender benötigte und mit Beschlag belegte Bandbreite unter die Größe der höchsten noch zur Modulation verwendeten Niederfrequenz herabzudrücken, und selbst dies nur mit hohem Aufwand, nämlich mittels Einseitenband-Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger. Jede andere Modulationsart, also auch schon die beim Rundfunk übliche Zweiseitenband-Amplitudenmodulation, erfordern größere Bandbreiten; besonders trifft dies auch für die Frequenzmodulation zu, die aus diesem Grunde niemals im Mittel- oder Langwellenband eingeführt werden könnte. Das Ausweichen auf Kurzwellen ist für Rundfunkzwecke nicht möglich, da die besonders gelagerten Ausbreitungsbedingungen der Kurzwellen oberhalb von etwa 10 m mit ihren toten Zonen, und wechselnd großen Reichweiten für den Bezirksempfang unannehmbar sind.

 Erst wieder in einem Frequenzgebiet, wo die Reflexion der in den Raum abgestrahlten Wellen an höheren Schichten der Atmosphäre aufhört, kann an eine Verwendung zu Rundfunkzwecken wieder gedacht werden, also etwa unterhalb einer Wellenlänge von 5 m: Derartig kurze Wellen weisen nun zwei bedeutsame Vorteile gegenüber den bisher üblichen Rundfunkwellen auf. Der eine besteht darin, daß in einem relativ „kleinen“ Wellenlängengebiet wegen der hohen Absolutzahlen der Frequenz verhältnismäßig sehr viele Sender untergebracht werden können, wenn man von den jetzt bei Amplitudenmodulation benötigten Bandbreiten ausgeht. Der zweite Vorteil liegt in den besonderen Aus- breitungsbedingungen, die eine ziemlich definierte und konstante Reichweitenbegrenzung ergeben, so daß in geeignetem räumlichen Abstand eine Wiederbenutzung bereits besetzter Wellen erfolgen kann, ohne daß mit zeitweisen Überlagerungstörungen gerechnet werden muß. Selbstverständlich können auch in diesen kurzen Wellengebieten die meisten Sender dann eingesetzt werden, wenn jeder einzelne Sender eine möglichst schmale Bandbreite beansprucht, d. h. also unter Verwendung der Amplituden- modulation. Da die sich damit ergebende Anzahl verfügbarer Senderwellen den Bedarf aber sogar noch weit übersteigt, können Verfahren mit vergrößertem Bandbreitenbedarf angewandt werden, so z. B. die Frequenzmodulation, die, wie noch näher erläutert werden soll, die aufgewendete vergrößerte Bandbreite durch eine damit eng verbundene Entstörwirkung aufwiegt.

Charakteristische Kennzeichen der Frequenzmodulation
 Als die ersten Nachrichten über die neue Modulationsart auftauchten, da entstand mancherorts die Auffassung, daß bei periodischer Veränderung der Wellenlänge, wie sie bei FM vorgenommen wird, die benötigte Bandbreite besonders klein sei. Man ging nämlich von der Vorstellung aus, daß eine amplitudenkonstante Schwingung, deren Frequenz um einen sehr kleinen Betrag, z. B. um 0,1%, nach beiden Seiten im Rhythmus einer niederfrequenten Modulationsfrequenz geändert würde, einen Übertragungskanal von eben nur 2 x 0,1% Breite benötige und daß innerhalb dieser Breite das Band lückenlos dicht besetzt sei (kontinuierliches Spektrum), da ja auch die Frequenz in bestimmten Zeiten alle vorkommenden Wellenlängen im Band von ± 0,1 % durchlaufe und annehme. Es fällt nicht ganz leicht, sich davon zu überzeugen, daß bei einem ununterbrochenen Vorgang dieser Art die vorgenannte Vorstellung nicht zutrifft, sondern daß tatsächlich das rechnerisch eindeutig erfaßbare Frequenzspektrum kein kontinuierliches, sondern vielmehr ein reines Linienspektrum darstellt; dies bedeutet, daß merkliche Energiebeträge des Vorganges nicht bei allen überstrichenen Frequenzen, sondern nur bei einigen bevorzugten auftreten, nämlich bei solchen, deren Abstand von dem Schwerpunkt des überstrichenen Bandes (= Trägerfrequenz) ein ganzes Vielfaches der modulierenden Niederfrequenz ist.

 Ist der Modulationsvorgang ein reiner Sinuston von z. B. 1000 Hz, so entstehen im Abstand von je 1000 Hz um die Trägerfrequenz herum eine Reihe von Seitenbändern, also nicht nur je eines unter- und oberhalb des Trägers wie bei AM. Die Anzahl dieser Bänder, d. h. ihr Erstreckungsgebiet auf der Frequenzachse, richtet sich nach dem Umfang des Frequenzhubes, d. h. nach der Größe der (statisch definierten) Frequenzauslenkung; die Größe der Amplituden dieser Seitenbänder hängt weiterhin vom Verhältnis des Hubes zur Modulationsfrequenz, das manchmal als Modulationsindex bezeichnet wird, ab. Die Endpunkte der Seitenbandamplituden liegen auf Umhüllungskurven, die mathematisch gesehen Bessel’sche Funktionen darstellen, also keineswegs eine regelmäßige Größenab- oder Zunahme nach ihrer Ordnungszahl aufweisen. Es kann auch vorkommen, daß bei bestimmtem Modulationsindex die Linie des Trägers im Spektrum oder eine oder mehrere der Seitenbandlinien zu Null zusammen- schrumpfen. Während bei rein sinusförmiger Modulation mit einer Frequenz allein immer ein zum Träger symmetrisches Spektralbild erscheint, können sich bei nicht zur Zeitachse symmetrischen Modulationsspannungen, z. B. also Modulation mit obertonreichen Klängen, ganz im Gegensatz zur AM auch unsymmetrische Seitenbandbilder ergeben. Dies ist der Grund, warum z. B. eine FM-Einseitenbandmodulation physikalisch unmöglich ist.

 In der Praxis hat sich ergeben, daß die wesentlichen Anteile der Seitenbänder unter den gebräuchlichen Betriebsbedingungen (z. B. ± 75 kHz maximaler Frequenzhub am Sender) bis etwa ± 30% über den Hub hinausragen, so daß also die tatsächlich benötigte Hochfrequenzbandbreite, die auch im Empfänger zu berücksichtigen ist, etwa 30% größer als der zu empfangende Hub des Senders ausfällt (also z. B. mindestens ± 100 kHz Hf- und Zf-Bandbreite im Empfänger). Ein zu frühes Abschneiden der äußersten Seitenbänder bewirkt Klirrfaktor in der Wiedergabe: während also die Einengung des Empfangsfrequenzbandes bei AM-Empfang lediglich lineare Verzerrungen hervorruft (Abschneiden der höchsten Töne und damit weiche, dunkle Wiedergabe), führt sie bei FM-Empfang zu nichtlinearen Verzerrungen (knurrende, rauhe, krächzende Wiedergabe)*).

 Bisher zeigt also die FM in ihren Eigenschaften nichts besonders Anziehendes; erst die nun zu erläuternde Entstörwirkung hat ihre große Überlegenheit gegenüber der AM unter ganz bestimmten Betriebsbedingungen zur Folge. Diese Einschränkung bezüglich der Betriebsbedingungen ist sehr wesentlich, denn auch die praktischen Versuche haben gezeigt, daß im Nachrichtenweitverkehr, bei dem es darauf ankommt, mit möglichst kleiner Sendeleistung über möglichst große Entfernungen eine noch ausreichende Verständlichkeit zu erzielen, das Verfahren der Einseitenband-AM eindeutig der FM überlegen ist.

 Voraussetzung für die wirksame Entstörwirkung der FM ist, daß die Größe der Störamplituden relativ zur Nutzamplitude in gewissen Grenzen bleibt, d. h. schon recht klein ist. Bei etwa gleicher Größenordnung beider bietet die FM keine Vorteile mehr. Sind dagegen die Störamplituden mit Sicherheit kleiner als etwa 1/2 bis 1/5 der Nutzamplitude, dann wirkt sich die FM in einer sehr merklichen weiteren Verkleinerung der Störamplituden aus, die umso wirksamer wird, je größer das Verhältnis von benutztem Frequenzhub zur Niederfrequenzbandbreite des Empfängers und damit zur höchsten vorkommenden Niederfrequenz selbst wird**).

*) Vgl. die Arbeiten: M. G. Crosby, Proc. of Radio Eng. 1937, Bd 25. S. 472: T. Vellat, ENT 1941, Bd. 18, S. 61.
**) Vgl. die Arbeiten: E. H. Armstrong, Proc. of Radio Eng., 1936, Bd. 24, S. 689; E. H. Plump, Hf-Techn. u. El.-ak., 1938, H. 52, S. 73; H. Zuhrt, Hf-Techn. u. El.-ak., 1939, H. 2, S. 37.

 Das bedeutet weiter, daß auch bei FM ähnlich wie bei AM die absolute Größe der Störungen mit der Erweiterung des Übertragungsfrequenzbandes merklich ansteigt, wenn nicht gleichzeitig mit der Erhöhung der Nf-Bandbreite die Modulationsamplitude der Nf und damit der ihr ja proportional verlaufende Frequenzhub gesteigert wird. Man hat aus diesem Grunde vereinbart, daß bei FM zur weiteren Verbesserung der Entstörwirkung die Niederfrequenzen von etwa 1000 Hz ab bis 15 000 Hz mit stets ansteigender willkürlich bis zu 15 db überhöhter Amplitude (pre-emphasis) aufmoduliert


Abb. 1
Vollständiger 250 Watt-FM-Sender, Vorderansicht, geöffnet und
geschlossen. (Hersteller: Rohde & Schwarz, München.)

werden sollen, was einer entsprechenden linearen Verzerrung der Sendermodulationsfrequenzkurve gleichkommt. Praktisch durchführbar wird dieses Verfahren erst durch die Tatsache, daß in den üblichen natürlichen Schallvorgängen tatsächlich die Amplitudenhöchstwerte bei den hohen Frequenzen stets im Mittel wesentlich kleiner ausfallen als bei mittleren und tiefen Tönen. Im Empfänger müßte dann analog eine lineare Verzerrung im Sinne einer Absenkung der hohen Wiedergabefrequenzen vorgenommen werden (de-emphasis), was aber, falls Wert auf wirklich naturgetreue Wiedergabe gelegt wird, wegen des Abfalls der üblichen Niederfrequenzverstärkerkurven und besonders der Lautsprecherkurven bei höchsten Frequenzen gar nicht mehr in vollem Umfang nötig wird.

 Selbstverständlich ist der letztgenannte Kunstgriff der Höhenanhebung zur zusätzlichen Störverminderung genau so auch bei AM anwendbar und wird auch tatsächlich in bestimmten Fällen (spezielle Schallplattenaufnahmen) mit Erfolg verwendet, kann jedoch beim Rundfunksenderbetrieb auf Mittelwellen wegen des an sich schon viel zu geringen gegenseitigen Trägerfrequenzabstandes der Sender untereinander nicht angewandt werden, da es sonst zu noch heftigeren Überlagerungs- und Pfeifstörungen wellenbenachbarter Sender kommen würde.

Ausbreitungsverhältnisse bei UKW
 Ein wesentlicher Vorteil des UKW-Funks liegt, wie schon erwähnt, in der Freiheit von den reflektierten Wellenzügen, die an elektrisch leitfähigen Schichten in höheren Atmosphärenregionen zum Boden zurückgespiegelt oder abgebeugt werden und bei den üblichen Kurzwellen, aber auch bei Rundfunkwellen im Mittelwellengebiet, als fadingerzeugende Raumstrahlung in Erscheinung treten. Das gesicherte und ungestörte Versorgungsgebiet eines Rundfunksenders auf Mittelwellen reicht daher stets nur soweit, als die reflektierten Raumwellenanteile gering gegen die längs der Erdoberfläche fortschreitende und allmählich durch Dämpfungsverluste verkleinerte Bodenwelle ausfallen.

 Bei UKW kommen nun die reflektierten Raumwellen überhaupt in Wegfall; leider aber wird eine längs der Erdoberfläche fortgleitende Strahlung bei den ultrakurzen Wellenlängen so stark absorbiert, daß die Reichweite gänzlich ungenügend wird. Man hilft sich nun so, daß man die strahlende UKW-Antenne möglichst hoch über dem Erdboden anordnet, so daß zu den nahen oder entfernteren Empfängern in Bodennähe nur direkte (Raum-)Wellen laufen, die infolge ihres Elevationswinkels schräg von oben nicht durch Erdeinflüsse gedämpft sind. Zwar können auch Meterwellen durch die Temperatur- und Feuchtigkeitsschichtung der erdnahen Atmosphäre gebeugt werden und so in Gebiete gelangen, die jenseits der optischen Sicht liegen, jedoch ist dabei wieder die Absorption nahe der Erdoberfläche so stark, daß die sichere Reichweite praktisch doch nicht wesentlich über die optische Sicht hinausreicht. Nur dort können größere Reichweiten mit genügender Konstanz erzielt werden, wo besonders günstige Fortleitungsumstände, z. B. größere Wasserflächen (Seen) oder metallische Leitergebilde wie Fahrdrahtleitungen der Bahn die erdbodennahe Dämpfung verkleinern.

 Andererseits können durch die UKW-Einstrahlung schräg von oben dadurch stärkere Feldstärkeunterschiede an dicht benachbarten Stellen vorkommen, daß ein direkter Raumstrahl mit einem oder mehreren am Erdboden oder an einer sonstigen geeigneten Reflexionsfläche gespiegelten Wellenzügen interferiert. Die entstehenden Feldstärkewerte sind aber dann nur räumlich variabel und zeitlich im Gegensatz zu den Fading- erscheinungen bei Rundfunkwellen im Mittelwellengebiet absolut konstant, so daß empfangsseitig immer die Möglichkeit besteht, durch geringe örtliche Verschiebung des Empfängers bzw. seiner Empfangsantenne an eine Stelle größerer Empfangsfeldstärke zu rücken.


Abb. 2
Vollständiger 250 Watt-FM-Sender, Rückansicht, geöffnet,
(Hersteller: Rohde & Schwarz, München.)

 Außerhalb des gesicherten Empfangsgebietes, das ungefähr mit der optischen Sicht zusammenfällt, treten also bei UKW keine reflektierten Raumwellen, keine Fadings und damit auch keine Interferenzen mit Nachbarsendern auf gleicher Welle auf.

 Von praktischem Interesse ist die Frage, ob auf UKW zweckmäßiger mit vertikaler Polarisation wie bei Rundfunkmittelwellen oder aber mit horizontaler Polarisation gearbeitet werden soll. Vom Standpunkt der Abstrahlung des Senders aus, dessen Antenne ja zur Vermeidung der Bodendämpfung erhöht weit vom Erdboden entfernt aufgestellt werden muß, ist wegen der notwendigen langen lotrechten Energieleitung vom erdbodennahen Sendegerät zur entfernten strahlenden Antenne die horizontale Polarisation vorzuziehen, da die Energieleitung dann das Strahlungsfeld der horizontal ausgerichteten Antennenanordnung nicht stören kann. Für die freie Ausbreitung im Raum selbst besteht


Abb. 4
Empfangs-Schleifendipol mit Reflektor, horizontal polarisiert,
(Hersteller: Kathrein, Rosenheim nach Angaben von Rohde & Schwarz, München.)

kein Unterschied zwischen horizontaler und vertikaler Polarisation. Dagegen ist empfangsseitig ebenfalls die horizontale Polarisation vorzuziehen, da die Umgebung der Erdoberfläche vielfach mehr vertikal gegliedert erscheint (Masten, Bäume) und damit eine erhöhte Ableitung nach Erde speziell der vertikal polarisierten Wellen verursacht. So hat man sich allgemein zur Einführung der horizontalen Polarisation im UKW-Gebiet entschlossen.

Die Geräte zur Aussendung, zum Empfang und zur Messung frequenzmodulierter UKW
 Als Beispiel eines frequenzmodulierten UKW-Senders sei der in den Abbildungen 1 und 2 dargestellte 250-Watt- Sender kurz beschrieben, der zur Zeit im Versuchsbetrieb des Bayerischen Rundfunks läuft und in München-Freimann aufgestellt wurde.

 Bekanntlich wird zweckmäßigerweise bei jedem Sender die Erzeugung der hochfrequenten Schwingung möglichst weitgehend getrennt von der Leistungsverstärkung und Ausstrahlung vorgenommen (fremdgesteuerter Sender), um die Schwingungsfrequenz so konstant als möglich und unabhängig von allen äußeren Einflüssen zu machen. Von diesem Verfahren wird auch im vorliegenden Fall Gebrauch gemacht, wobei die mit hoher Konstanz erzeugte Steuerfrequenz in drei zwischengeschalteten Röhrenstufen, die gleichzeitig verstärken und eine Frequenzverdoppelung vornehmen, auf den gewünschten Wert von 90,1 MHz vervielfacht wird. In einer Leistungsendstufe wird dann die Leistung auf die gewünschte Größe von 250 W gebracht, die ihrerseits über die Energieleitung nach oben zur Antenne transportiert wird.

Die Modulation erfolgt über eine Hubröhre, also eine Röhrenstufe, die von den Ausgangsklemmen aus gesehen eine von der gitterseitig angelegten Spannung abhängige Impedanz (je nachdem Induktivität oder Kapazität) darstellt und durch ihre Parallelschaltung zum Schwingkreis des Steueroszillators dessen Eigenfrequenz im Takte der Modulationsspannung hin- und herpendeln läßt. Bei der periodischen Veränderung der Steuerfrequenz wird deren Amplitude nicht geändert, so daß der FM-Sender stets leistungsmäßig voll ausgenützt werden kann, was einen großen Vorteil gegenüber den amplitudenmodulierten Sendern darstellt, bei denen die mittlere Leistung während des Modulationsvor- ganges sehr erheblich unter der Spitzenleistung liegt. Die Spitzenleistung aber, die beim FM-Sender gleich der mittleren Leistung ist, bedingt letzten Endes den technischen Aufwand und die Kosten eines Senders. So kommt es, daß, gerechnet für ein bestimmtes Versorgungsgebiet, die Kosten für die Senderanlagen mit FM nur etwa 40% der Kosten bei AM-Sendern betragen.


Abb 5
Heimempfänger nach dem Superprinzip für Mittel- und Kurz-
wellen mit AM und für UKW mit FM auf 87—100 MHz;
Röhrenbestückung: 7 Röhren der Rimlock-Serie.
(Hersteller: Meßgerätebau Memmingen und andere Firmen
nach den Angaben von Rohde & Schwarz. München.)

(Auf der Empfänger-Seite allerdings dürften die Kosten bei FM-Versorgung höher als bei AM werden).
 Der in Abb. 1 und 2 gezeigte Versuchssender ist nach den vorher genannten Konstruktionsrichtlinien aufgebaut. Der oberste Einsatz oberhalb der vorderen Klapptüre enthält das Kontrollfeld, das die Betriebsüberwachungsinstrumente für die Anzeige des Frequenzhubes, des Anodenstroms der Treiberstufe, des Anodenstroms der Senderendstufe und der UKW-Ausgangsleistung trägt. Der nächste Einsatz (mit Glasfenster) enthält die Endstufe des Senders mit Treiberröhre und Leistungsendröhren. Darunter ist ein Feld zur Stromversorgung für die Endstufe vorgesehen. Unterhalb ist die Steuerstufe angeordnet, die den Oszillator mit drei Verdopplerstufen enthält. Wiederum darunter sitzt das Schaltfeld mit der Steuerschaltung, und anschließend nach unten folgt der Stromversorgungsteil für die Steuerstufe. Den Abschluß im Unterteil des Gestells bildet der Hochspannungsgleichrichter mit einer automatischen Zeitschaltereinrichtung.

 Abb. 3 (Titelblatt) zeigt die betriebsmäßig fertige Sendeanlage. Im Holzhäuschen unterhalb des etwa 100 m hohen Gittermastes ist der Sender aufgestellt. Die Energieleitung führt senkrecht nach oben zur Turmspitze, wo ein 3fach-Horizontaldipol mit ebenfalls 3fachem Reflektor die Bündelung der Sendeenergie in vertikaler Richtung und gleichzeitig durch die Reflektoren in Richtung auf das zu ver- sorgende Stadtgebiet von München vornimmt, an dessen nördlichem Rand der Sender aufgestellt ist.
 Nach den bisherigen Erfahrungen haben sich die theoretisch zu erwartenden Strahlungseigenschaften praktisch bestätigt. Das zusammenhängend gut versorgte Gebiet erstreckt sich bis etwa 45 km südlich des Aufstellungsortes des Senders, wobei an günstig gelegenen Orten auch noch in weit größerer Entfernung nach Süden zu guter Empfang gelang.

 Empfangsseitig empfiehlt sich wegen der Notwendigkeit, für UKW sowieso eine besondere, dem Empfänger angepaßte Antenne verwenden zu müssen, die Benutzung einer abgestimmten Antenne, z. B. einer Dipolanordnung, was wegen des relativ schmalen zu empfangenden Frequenzbandes ohne besondere Bedienungseinrichtung für die Antennenabstimmung gut durchführbar ist; im Gegensatz dazu wird ja beim Mittelwellenrundfunkempfang wegen der dann unbeeinflußten Empfängereichung prinzipiell nur von unabgestimmten bzw. weitgehend verstimmten und gedämpften Antennen unter Verzicht auf Empfangsempfindlichkeit Gebrauch gemacht.

 Zur Verbindung der möglichst in optischer Sicht des Senders, d. h. hoch auf dem Dach angebrachten Antenne für UKW mit dem Empfänger wird am zweckmäßigsten eine dünne Doppelleitung in Bandform verwendet, wobei die beiden Leiter aus Kupferlitze in die etwas verdickten Ränder eines Kunststoffbandes eingepreßt sind. Aus wirtschaftlichen Gründen ist diese Bandleitung, deren Querschnittabmessungen dann etwa 1 mm x 6 mm betragen (Hersteller: Felten & Guilleaume, Köln), für einen Wellenwiderstand von etwa 300 Ohm oder darüber gebaut. Da der Fußpunktwiderstand einer einfachen abgestimmten Dipolantenne aber etwa 70 Ohm, also kleiner ist, verwendet man statt des einfachen einen gefalteten Dipol in Form einer flachen Schleife; durch den sozusagen parallel geschalteten zweiten Dipol in großer Nähe des ersten, der aber in seiner Mitte nicht unterbrochen ist, wird der Fußpunktwiderstand des ursprünglichen einfachen Dipols um etwa den Faktor 4, also von 70 auf nahezu 300 Ohm erhöht, wenn beide Dipolzweige gleichen Durchmesser aufweisen. Wird der parallel geschaltete Zweig dagegen dicker als der durch die Bandkabelabführung in der Mitte unterbrochene gewählt, so erhöht sich der Transformationsfaktor des Fußpunktwiderstandes noch, so daß Änpassungswiderstände von über 300 Ohm entstehen. Damit ist eine gute reflexionsfreie Verbindung mit dem Bandkabel zum Empfänger gesichert.

 Die Abb. 4 stellt eine jetzt auch in Deutschland erhältliche Bauform dar, wobei zur Erhöhung der Emp- fangswirkung aus einer bestimmten Richtung, nämlich der vom Sender her, noch ein Reflexionsdipol auf der dem Sender abgewandten Seite des Empfangsschleifendipols angebracht ist, was etwa eine Verdoppelung der Empfangsspannung zur Folge hat.


Abb. 6
Meß-Sender für 20 bis 200 MHz. umschaltbar auf AM und FM, mit einstellbarem Modulationsgrad bzw. Frequenzhub und geeichter regelbarer Ausgangsspannung. (Hersteller: Rohde & Schwarz, München.)

 Die schwierigsten wirtschaftlichen Überlegungen bei der Einführung des UKW-FM-Funkes betrifft zweifellos das Gebiet der Heimempfänger. Zwar ist die viel verbreitete Ansicht, daß nun demnächst alle bisher in Gebrauch, befindlichen Rundfunkempfänger praktisch wertlos würden, durchaus nicht zutreffend. Denn selbst bei strikter Durchführung des neuen Kopenhagener Wellenplanes im Mit-
telwellengebiet gestatten die mittleren und größeren Empfänger mindestens einen wesentlich verbesserten Fernempfang, sofern der bisherige Orts- oder Bezirkssender auf das Gebiet der kürzeren Mittelwellen rückt; in manchen Sendergebieten bleibt auch für die Hörer ihr Ortssender innerhalb des auf den Geräten bisher vorhandenen Mittelwellengebietes. Kleine und einfache Empfänger, die tatsächlich nur auf Ortssenderempfang angewiesen sind, sind aber auch relativ leicht auf den zu kürzeren Wellen erweiterten Mittelwellenbereich mit geringen Kosten umzustellen. Es ist also sicherlich nicht notwendig, einen UKW-Empfänger oder -Empfängerzusatz neu zu beschaffen, um überhaupt noch am Rundfunkempfang teilnehmen zu können, wie offenbar vielfach befürchtet wurde.


Abb. 7
Frequenzhubmesser für 20 bis 200 MHz, zur Eichung des statischen
und dynamischen Hubes an FM-Sendern.
(Hersteller: Rohde & Schwarz, München.)

 Vom rein technischen Standpunkt aus ist die Verwendung eines UKW-Vorsatzes zum Anschalten an den Niederfrequenzteil eines vorhandenen Rundfunkgerätes gar nicht anzuraten, da dann gerade einer der wesentlichsten Vorteile des UKW-Empfanges, nämlich die mögliche Erweiterung des Niederfrequenzwiedergabe- bereiches bis herauf zu 15 000 Hz wegen der ungenügend dimensionierten Niederfrequenzverstärkerstufen und noch mehr wegen der verwendeten Lautsprecher hinfällig wird. Mehr als 99% der üblichen Lautsprecher besitzen oberhalb einer Frequenz von etwa 4500 bis 6000 Hz einen so starken Abfall ihres Wirkungsgrades, daß damit die obere Be- grenzung des Wiedergabebereiches auch beim Ortsempfang über Empfänger mit genügend großer hochfrequenter und niederfrequenter Durchlaßbreite gegeben ist.

 Als Beispiel eines serienmäßigen Heimempfängers, der die Wiedergabevorteile des UKW-Funks zur Geltung zu bringen in der Lage ist, sei der in Abbildung 5 in Vorder- und Rückansicht gezeigte 7 Röhren-Kombinationsempfänger der Entwicklung Rohde & Schwarz angeführt. Er enthält neben den üblichen Empfangsbändern auf Rundfunk- und Kurzwellen einen eingebauten UKW-Teil der bei seiner Einschaltung gleichzeitig die Umschaltung von Amplitudendemodulation auf Frequenzdemodulation auto- matisch vornimmt. Bekanntlich besteht diese darin, daß hinter einer wirksamen Amplitudenbegrenzereinrichtung, die eine entsprechend hohe Hf- oder Zf-Vorverstärkung voraussetzt, ein sogenannter Diskriminator, der Frequenzabweichungen linear in Amplitudenschwankungen umsetzt, angeordnet wird. Es ist zur Vermeidung des Klirrfaktors der niederfrequenten Wiedergabe notwendig, die Bandbreite des vor dem Diskriminator vorhandenen Hf- und Zf-Verstärkerteiles im Empfänger genügend groß (mindestens 30% größer als den maximalen Frequenzhub des Senders) und die Umwandlungskennlinie des Diskriminators für diesen breiten Frequenzbereich genügend geradlinig zu machen.

 Der Niederfrequenzteil muß, was häufig übersehen wird, bis hinter die elektroakustische Umwandlungsstufe, also den Lautsprecher, mit möglichst gerader Frequenzkurve versehen werden. Nun zeigt sich leider allgemein, daß selbst, gute Kombinationslautsprecher oder solche mit gesondertem Hochtonteil einen Frequenzkurvenabfall oberhalb von etwa 5000 Hz aufweisen, der in diesem Gebiet bis etwa 12 kHz einen allmählichen Verstärkungsanstieg um den Faktor 5 bis 10 für eine geradlinige akustische Wiedergabekurve erfordert. Dieser Anstieg der höchsten Modulationsfrequenzen ist in der Sendermodulationskurve bereits, wie schon früher erwähnt wurde, als „pre-emphasis“ enthalten. Bei höchster Wiedergabequalität, wobei natürlich vorausgesetzt wird, daß der Sender wirklich mit Frequenzen bis zu 15 kHz moduliert wird, ist also im Empfänger eine „de-emphasis“ nicht mehr erforderlich, was allerdings durch einen gewissen Rückgang der sonst zusätzlich durch die de-emphasis erreichten Entstörungswirkung erkauft werden muß.

 In dem in Abb. 5 gezeigten Heimempfänger ist ein Lautsprecher mit Spezialhochtoneinsatz zur Erweiterung des Wiedergabefrequenzbandes bis 15 kHz mit relativ hohem Wirkungsgrad (W. Bürck, D.R.P.a. Reg. N. p 4419) eingebaut, so daß die höchsten Niederfrequenzen, die ungemein zur natürlichen Wiedergabe beitragen, auch wirklich abgestrahlt werden können. Es ist verständlich, daß ein derartiger Empfänger nicht nur in Bezug auf die Wiedergabequalität, sondern auch preislich höher liegt als die endleistungsmäßig vergleichbaren AM-Empfänger.

 Auch auf dem Gebiet der Meßgeräte bringt die Einführung der FM zwangsweise einige Neuerungen. Für die Kontrolle der Einhaltung des Frequenzhubes am Sender beispielsweise werden Frequenzhubmesser (genau geeichte Diskriminatoren mit Anzeigevorrichtungen) benötigt, in Abb. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt.

 Für die Entwicklung und den Abgleich von UKW-Empfängern für FM werden Meßsender benötigt, die, ähnlich wie die UKW-Rundfunksender im Großen, mit FM-Einrichtungen versehen sind, die einen genau vorgegebenen Frequenzhub bei allen gewünschten Modulationsfrequenzen einzustellen gestatten. Eine besonders vielseitige Bauform, die auch mit allen nötigen Einrichtungen für die Anwendung von AM versehen und als Empfindlichkeitsmeßsender bis zu den kleinsten praktisch vorkommenden Werten der Hf- Ausgangsspannung regelbar geeicht ist, zeigt die Abb. 6.

Endlich werden auch zur Kontrolle der Ausbreitungsbedingungen und zur Vermessung der Feldstärkeverteilung in den versorgten Gebieten UKW-Feldstärkemeßgeräte benötigt,


Abb. 8
Meßempfänger für Feldstärkemessungen, umschaltbar auf AM und
FM, für 87 bis 470 MHz (Hersteller: Rohde & Schwarz, München.)

die als Hauptteil einen genau geeichten Meßempfänger, etwa nach Abb. 8, enthalten und als transportables Gerät auch die Einrichtungen besitzen müssen, die erforderlich sind, um wahlweise aus Stromversorgungsnetzen oder aus Batterien betrieben werden zu können.

 So zeigt sich, daß die Einführung des UKW-FM-Rundfunks, für die der erste Schritt nun getan worden ist, eine Fülle von neuen Aufgaben mit sich bringt, die wirtschaftlich gesehen neben einer gewissen Belastung der Hörerschaft doch auch neue Beschäftigungsmöglichkeiten und Anregungen zu weiteren, technisch interessanten Untersuchungen ergibt.

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Quelle: Die Allgemeine Rundfunk-Technik, Jg. 1, Heft 6, 1949, S.161ff, Bielefeld

Mein Dank gilt dem Archiv der GFGF e.V. und vor allem Thomas Günzel, der mich bei der OCR-Erfassung tatkräftig unterstützte!

 

This article was edited 17.Feb.19 15:19 by Bernhard Nagel .

  
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