Radiotechnik

Radiobasteln mit Elektronenröhren - Detektorempfänger und Audionschaltungen

In der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts waren Elektronenröhren die bestimmenden Bauteile der Elektronik und haben Rundfunk- bzw. Fernsehtechnik geprägt. Obwohl Röhren in nahezu allen Anwendungsbereichen durch Transistoren verdrängt wurden, üben Elektronenröhren auch heute noch eine große Faszination auf Bastler und Anwender aus. Mit dem vorliegenden Buch wird Bastelfreunden die Möglichkeit geben, sich mit einfachen Radio- bzw. Röhrenschaltungen vertraut zu machen.

Simulation eines einfachen UKW-Mischers

In angegebenen Literatur wurde u.a. ein einfacher UKW-Konverter für MW-Empfänger vorgestellt. Die Schaltung arbeitet mit einem Quarzoszillator, welcher eine Rechteckschwingung mit der festem Frequenz von fQ=4,9152 MHz bereitstellt. Die Mischstufe weist hinsichtlich des Arbeitspunkte eine experimentell bestimmte, aber unübliche Schaltungskonfiguration auf (Betrieb am Ende des Spannungsbereichs). Zum besseren Verständnis wurde die Schaltung mit dem Open-Source-Programm Qucs simuliert.

KW- und UKW-Konverter für Mittelwellen-Radiobausätze

Auch nach der Abschaltung der letzten deutschen Mittelwellensender mit Jahreswechsel 2015/2016 sind nach wie vor verschiedene Bausätze für MW-Radios im Handel. Diese Bausätze basieren in der Regel auf dem AM-Empfangsschaltkreis TA7642, der weder für KW- noch für UKW-Empfang ausgelegt ist. Im u.g. Beitrag wird gezeigt, wie man derartige MW-Radios zu einem KW- bzw. UKW-Radio erweitern kann.

Aufbau des KW-Retro-Radio-Bausatzes

Der folgende Beitrag befaßt sich mit dem Aufbau des KW-Retro-Radios, welches von Conrad angeboten wird. Die Inbetriebnahme habe ich abweichend von der mitgelieferten Anleitung vorgenommen. Mit dieser Variante der Inbetriebnahme kann man schrittweise die Funktion überprüfen.

Detektor mit NF-Verstärker auf Basis des Sperrschicht-FET BF245

Erweitert man einen Detektorempfänger um eine NF-Stufe, so lässt sich bei Einsatz eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors eine hohe Eingangsimpedanz der Verstärkerstufe realisieren. Der Schwingkreis wird dadurch weniger belastet, was auch der Trennschärfe zugute kommt. Derartige Schaltung sind beispielsweise in [1] und [2, Abschnitt 2.1] zu finden.

Detektorempfänger mit einstufigem Transistorverstärker

Die nachfolgend angegebene Detektorschaltung mit einstufigen Transistorverstärker wurde durch [1] inspiriert. Im Unterschied zu den damals üblichen hochohmigen Kopfhörern sind heutzutage niederohmiger Kopfhöher mit einer Impedanz von 32 Ω üblich. Daher wurde eine Impedanzanpassung mit einem Tonfrequenzübertrager der 100 V-Technik vorgenommen. Der Transistorverstärker mit dem npn-Transistor BC547 wird in Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung betrieben.

Detektorempfänger mit Villard-Verdopplerschaltung und Trafo

Detektorempfänger lassen sich auch mit der Villard-Verdopplerschaltung aufbauen. In [1, Abb. 2.27] wurden dazu zwei Dioden der Allstrom-Röhre UABC80 verwendet. Der untengezeigte Aufbau nutzt zwei ältere Halbleiterdioden OA685 in Verbindung mit einem Übertrager zur Impedanzanpassung an einem 32Ω-Stereokopfhörer.

HF-Drossel mit Spulenkörper T1.4

Der Spulenkörper T1.4 ist für den Frequenzbereich von 1 MHz bis 15 MHz vorgesehen. Der Spulenkörper wird in [1] bei zahlreichen Schaltungen eingesetzt. Die Induktivitätskonstante (AL-Wert) beträgt ca. 5 nH pro Windungsquadrat. Damit ergeben sich in Abhängigkeit von der Windungszahl folgende Induktivitätswerte:

Nichtselektive HF-Vorstufe mit der Batterieröhre DF91 (1T4)

Ein Empfänger mit Batterieröhren sollte auch ohne Erdung und längere Antenne funktionieren. Bei Geradeausempfängern ist dazu die Demodulationsstufe um eine HF-Vorstufe zu ergänzen. Die nachfolgende Abbildung zeigt einen Schaltungsvorschlag für eine nichtselektive HF-Vorstufe [1].  Man spricht dabei auch von einer aperiodischen Vorstufe. Der Vorteil gegenüber einer selektiven Vorstufe liegt darin, dass der aufwendige Abgleich der zwei Schwingkreise entfällt. Als HF-Verstärkerröhre wird die DF91 (Äquivalenztyp: 1T4) eingesetzt. Die Triode der DAF91 bzw. DAF96 ist hierfür nicht geeignet, da sie nur für den Einsatz in NF-Verstärkern ausgelegt ist [2]. Die angegebene Schaltung lässt sich leicht um eine Entdämpfung erweitern [1, S. 59].

Detektorempfänger mit Graetzbrücke und Trafo

Ein Detektorempfänger läßt sich auch mit einem Vollweggleichrichter aufbauen. Die nachfolgend verwendete Brückenschaltung ist auch unter der Bezeichnung Graetzschaltung oder Graetzbrücke bekannt. Als Dioden wurden vier Germaniumdioden des Typs OA685 aus Altbeständen eingesetzt.

Detektorempfänger mit Verdopplerschaltung und Trafo

In Ergänzung zu den in [1] angegebenen Detektorschaltungen wird eine Verdopplerschaltung mit der Impedanzanpassung über einen Trafo erprobt. Ein ähnlicher Detektorempfänger (ohne Trafo) wurde in [2, S. 39] unter der Bezeichnung "Vollwegdemodulator" vorgestellt. Tatsächlich handelt es sich um eine doppelte Einweggleichrichtung, die auch als Spannungsverdopplerschaltung nach Greinacher bzw. Delon bekannt ist [1, S. 36].

Detektorempfänger mit Trafo zur Impedanzanpassung

Die heute üblichen Kopf- bzw. Ohrhörer sind aufgrund ihrer niedrigen Impedanz von typischerweise 32Ω nicht für den direkten Anschluss an  Detektorschaltungen geeignet. Mit einem Übertrager lässt sich eine Impedanzanpassung vornehmen. Im einfachsten Fall setzt man dazu einen 6V-Klingeltrafo ein. Die verwendete Gleichrichterschaltung nennt man Einweggleichrichter oder auch Halbwellengleichrichter.

Schwingkreis aus MW-Retro-Radio-Bausatz

Trotz der fortschreitenden Abschaltung von Mittelwellensendern wird von Conrad auch im Jahr 2014 noch ein MW Retro-Radio-Bausatz angeboten. In den Abendstunden sind tatsächlich manchmal europäische Stationen zu empfangen. Für eigene Radio-Experimente (z.B. Detektor- oder Röhrenschaltungen) kann man den Bausatz nutzen, um die nötigen Elemente für den Schwingkreis zu gewinnen.

1,5V-Detektorempfänger mit Batterieröhre DAF96

Zur Demodulation nutzen wir die Diode der äußerst sparsamen Batterieröhre DAF96, die bei 1,5 V mit einem Heizstrom von 25 mA auskommt. Da die Spannung von 1,5 V auch als generelle Betriebsspannung des Empfängers vorgesehen ist, muß auf den Einsatz der Pentode verzichtet werden.

Mittelwellenradio mit Audion-IC TA7642 sowie Batterieröhren DF91und DL96

Der IC TA7642 ist ein häufig eingesetzter Empfängerschaltkreis für den Mittelwellenbereich [1,2]. Der Schaltkreis lässt sich mit einem Röhren-NF-Verstärker kombinieren. Ein konkreter Schaltungsentwurf wurde in [3] vorgestellt.

Detektorempfänger mit EBF85 und ECL80

Die nachfolgende Schaltung ist ein Detektorempfänger. Die Amplituden-Demodulation (Hüllkurvendemodulation) erfolgt mit einer Hälfte der Duodiode der Verbundröhre EBF85 von RFT. Anstelle der EFB85 kann man auch die gängigeren Röhren EBF80 oder EBF89 einsetzen. Die Pentode der EBF85 und die Triode der ECL80 dienen der NF-Vorverstärkung.

Detektorempfänger mit EBF80 und ECL81

Die nachfolgende Schaltung ist ein Detektorempfänger. Die Amplituden-Demodulation (Hüllkurvendemodulation) erfolgt mit einer Hälfte der Duodiode der Verbundröhre EBF80. Die Pentode der EBF80 und die Triode der ECL81 dienen der NF-Vorverstärkung. Für die Lautsprecherendstufe kommt die Leistungspentode der ECL81 zum Einsatz.

Mittelwellenaudion mit Triode EC92 und IC TDA7052A

Das nachfolgend gezeigte Mittelwellenaudion nutzt die sehr verbreitete Röhrentriode EC92 zur Demodulation und Vorverstärkung. Für die NF-Endstufe kommt der Schaltkreis 7052A zum Einsatz. Die hochohmige Röhrenstufe wird durch einen Sperrschicht-FET BF245 an den vergleichsweise niederohmigen Verstärkerschaltkreis angepasst.

UKW-Radio mit TDA7088 und Mehrfachröhre ECL80

Das UKW-Modul aus dem Adventskalender 2012 bzw. 2013 vom Franzis-Verlag soll zu einem funktionsfähigen UKW-Radio mit Röhrenendstufe ergänzt werden. Als Endstufenröhre unter Berücksichtigung der mit 15V sehr niedrig bemessenen anodenseitigen Versorgungssspannung bietet sich die ECL80 an [1, Abschnitt 6.3]. Diese Röhre besitzt einen 9-poligen Novalsockel. Die Mehrfachröhre ECL80 vereint eine Triode mit einer Leistungspentode.

UKW-Radio mit TDA7088 und Niederspannungsröhre EF98

Auf Basis des Adventskalenders 2012 bzw. 2013 vom Franzis-Verlag soll ein UKW-Radio mit Röhren-NF-Stufe entstehen. Für den Empfang steht dabei ab dem 12. Tag im Adventskalender ein UKW-Modul mit dem Empfängerschaltkreis TDA7088 zur Verfügung (siehe hier). Abweichend vom Originalbauplan, der einen NF-Verstärker mit dem Schaltkreis LM386 vorsieht, wurde die NF-Endstufe mit der Niederspannungsröhre EF98 realisiert.

UKW-Radio aus Adventskalender 2012 bzw. 2013 umbauen

Der vom Franzis-Verlag angebotene Adventskalender 2012 bzw. 2013 ermöglicht Schritt für Schritt den Eigenbau eines UKW-Radios. Ab dem 12. Tag ist dank des Moduls auf Basis des IC TDA7088 bereits UKW-Empfang möglich. In den weiteren Tagen geht es um kleinere Verbesserungen, insbesondere aber um Varianten zur Sendereinstellung. Mit der nachfolgenden Schaltung kann man das Empfangsmodel mi dem TDA7088 zu einem brauchbaren UKW-Radio erweitern.

Röhrenaudion mit ECH83 und ECF80

Typischerweise werden Elektronenröhren mit relativ hohen Anodenspannungen (im Bereich 100-300V) betrieben. Eine Außnahme bilden die sog. Niederspannungsröhren, die mit einer Anodenspannung von 6,3V bzw. 12,6V auskommen und für den Einsatz in Kraftfahrzeugen (Autoradio) konzipiert sind. Etliche "normale" Röhren können - allerdings mit Abstrichen - auch mit einer niedrigen Anodenspannung betrieben werden.

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