Ein Einbereichs-Super - Selbstgebaut

Warum ist heute jeder größere Empfänger ein Super?

Die grundlegenden Vorteile des Superhet liegen in der Tatsache begründet, daß bei dieser Empfängerart die zur Sendertrennung notwendigen abstimmbaren Schwingungskreise weitgehend durch Schwingungskreise von fester Einstellung ersetzt werden, die also keinen Drehkondensator benötigen.
So wird es möglich, im Superhet die Zahl der Schwingungskreise zu steigern, ohne daß gleichzeitig der Aufwand so hoch wird wie bei einem Geradeausempfänger, der für diese Kreise einen mehrgängigen Kondensator von hoher Präzision erfordern würde.
Die Verwendung von festabgestimmten Kreisen im sogenannten Zwischenfrequenzverstärker des Superhet gibt diesem Empfänger aber nicht nur den Vorteil, daß sich eine hohe Trennschärfe unter geringem Aufwand erreichen läßt. Die feste Einstellung der Kreise führt nämlich selbstverständlich auch dazu, daß die Trennschärfe und Empfindlichkeit nahezu konstant, d. h. unabhängig von der Wellenlänge des empfangenen Senders, sind - was bei einem Geradeausempfänger nie erreicht worden ist.
Natürlich hat der Super auch manchen Nachteil, manche Schwierigkeit beim Bau und der Inbetriebnahme durch den Bastler. Vor allem läßt sich sein Aufwand bei der gewohnten Bauweise mit Zweifach-Drehkondensator nicht so weit drücken, daß ein einfach und preiswert nachzubauender Nachfolger für den hochgezüchteten Einkreisempfänger oder den bewährten Geradeaus-Zweikreiser entsteht.
Und weiter stellt die Herstellung eines einwandfreien Gleichlaufes zwischen dem Vorkreis und dem Oszillator - deren Eigenfrequenzen bekanntlich um den Betrag der Zwischenfrequenz, also um etwa 468 kHz, auseinanderliegen - sowie der exakte Abgleich eines mehrkreisigen ZF-Verstärkers an den Bastler doch erhebliche Anforderungen - und darüber sollte man sich doch im klaren sein: Der Bastler arbeitet in 99 von 100 Fällen ohne Meßsender und andere Hochfrequenzgeräte, die in den Herstellerfirmen und in der Radio-Werkstatt eine Selbstverständlichkeit sind, auch heute noch sind.
Das ist der Grund, weshalb um 1935 ein zwischen dem Standardsuper und dem Geradeausempfänger liegender Kleinsuper-Typ geschaffen wurde : Er enthält vornherein aus wenigen Schaltelementen bestehendes, kleines festeingestelltes Filter, einen einzigen Drehkondensator, keinerlei Wellenschalter, keine Ausgleichtrimmer - und der einzige Spulensatz, der wirklich verlustarm aufgebaut werden muß, ist das zweikreisige ZF-Bandfilter, das sich aber heute ohne weiteres herstellen und vom Bastler sogar ohne Meßgeräte exakt abgleichen läßt.
Diese Vereinfachungen waren möglich durch die Wahl einer Zwischenfrequenz von 1600 kHz; sie liegt also oberhalb des von 500 bis 1500 kHz reichenden Mittelwellenbcreiches, während die ZF des Standardsupers bei 468 kHz liegt, also zwischen Mittel- und Langwellen.
Bei einer ZF von 1600 kHz liegen die Empfangs- und die Spiegelfrequenz, bei deren Aufnahme bekanntlich Doppelempfang oder Pfeifstörungen entstehen können, um 2 x 1600 = 3200 kHz auseinander.
Infolge dieses großen Frequenzabstandes genügt ein fest eingestelltes Filter vor der Mischröhre des Supers zur Trennung der beiden Frequenzen; es ist also nicht nötig einen eigenen Schwingkreis auf die Empfangsfrequenz abzustimmen, und so kommen wir bei dieser Super-Bauart zu einem Einfach-Drehkondensator, womit natürlich alle Gleichlaufschwierigkeiten wegfallen.
- Daß nebenbei auch der gesamte Mittel- und Langwellenbereich ohne Spulenumschaltung erfaßbar wird, ist ebenfalls auf die hohe ZF (1600 kHz) zurückzuführen, die das Verhältnis zwischen der höchsten (3100 kHz) und der niedersten (1750 kHz) vorkommenden Oszillatorfrequenz genügend klein werden läßt. Diese angenehme Zusammenfassung der beiden Wellenbereiche hat unserer Bauart auch den Namen E i n - Bereich-Superhet eingebracht.
Die 1600-kHz-Bauart ist für große Geräte ungeeignet, weil eine so hohe ZF verlangt, daß alle Schwingkreise durch Rückkopplung künstlich entdämpft werden.

Aber warum bediente sich die Empfängerindustrie, damals, nicht ebenfalls dieser Bauart ? - Weil der Einbereich-Super in vielen Fällen abends pfeiffreien Empfang nur dann liefert, wenn sein Sperrkreis sorgfältig eingestellt und sein Lautstärkeregler vorsichtig, in Maßen, betätigt wird.
- Beides wäre vom völligen Laien, beispielsweise von der typischen Hausfrau, zu viel verlangt und deshalb baute die Industrie lieber den völlig narrensicheren Super mit Zweifachdrehko, 468 kHz ZF und Wellenbereichsumschaltung.
Der Bastler wird aber so sachkundig sein, daß er diese Eigenheiten des Einbereich-Supers nicht zu fürchten braucht; und damit steht ihm eine billige Sondertype mit einzigartigen Vorzügen zur Verfügung.

Einbereichsuperhets mit einer Zwischenfrequenz von 1600 kHz haben den Vorzug einer einfachen Schaltungstechnik und zeichnen sich, wie bereits gesagt ferner durch Fortfall des Wellenschalters und des Abgleichs aus. Sie sind also sehr leicht nachzubauen.
Die im Schaltbild weiter unten gezeigte Einbereichsuperschaltung verwendet als Misch- und Oszillatorröhre die Oktode AK 2, im Audionteil die Triode REN 904, an deren Stelle auch die Röhre AC 2 benutzt werden könnte, und als Endpentode die RES 164 d. Das Netzteil arbeitet als Einweggleichrichter mit der Röhre RGN 354.
Im Antenneneingang sind Sperrkreis und Lautstärkeregler angeordnet. Der Mittelabgriff des Lautstärkepotentiometers R 1 steht mit dem Eingangsfilter in Verbindung, das einen Durchlaßbereich von 150 bis 1500 kHz hat.
Das zweikreisige ZF-Filter verwendet eine Rückkopplungswicklung. Mit Hilfe eines kleinen Rückkopplungsdrehkondensators C 9 lassen sich Empfindlichkeit und Trennschärfe des Gerätes regeln.
Der Tonabnehmeranschluß führt zum Gitter der Audionröhre. Die Endstufe ist transformatorgekoppelt, im Verhältnis von etwa 1:3 bis 1:5 und erhält ihre negative Gittervorspannung durch Spannungsabfall des Gesamtanodenstromes.
Zur Beseitigung des Netzbrummens findet sich parallel zur Empfänger-Röhrenheizwicklung das Entbrumm-Potentiometer R 12.

- Soweit der auszugsweise Artikel aus einem Buch, welches um 1945 gedruckt wurde.
Die Idee ist geradezu bestechend. - Mit nur einem Schwingkreis, dessen Frequenz veränderlich ist, kann ein ganzer Super auf einen beliebigen Sender im Mittel- und Langwellenbereich abgestimmt werden. Gleichlaufprobleme, wie bei einem normalen Super, gibt es nicht. Wie ist so etwas möglich?
Bei der Mischung von zwei Frequenzen entstehen neue Frequenzen, sogenannte Summen- und Differenzfrequenzen. Wird beispielsweise eine im Radio erzeugte Oszillatorfrequenz fo mit einer Empfangsfrequenz fe gemischt, dann erhält man hinter dem Mischer - zusätzlich zu den beiden Ausgangsfrequenzen - noch die Frequenzen fo + fe und fo - fe.
Die kleinere der beiden Frequenzen (fo - fe) wird meist als Zwischenfrequenz (ZF) ausgenutzt und in einem selektiven Verstärker weiter verstärkt.
Bei einem normalen Super liegt die ZF zwischen dem Lang- und dem Mittelwellenbereich (450 bis 490 kHz). Da nun aber mit einem normalen Drehkondensator nur eine Kapazitätsänderung von 1:10 möglich ist, kann die Frequenz eines Schwingkreises mit diesem Drehkondensator nur im Verhältnis von etwa 1:3 geändert werden. Das genügt, um jeweils ein Rundfunkband zu überstreichen. Will man in ein anderes Band wechseln, muß man Spulen umschalten, also wird ein Wellen bereichsschalter benötigt.
Legt man aber die ZF eines Supers in einen Frequenzbereich oberhalb der Mittelwelle, z.B. auf 1600 kHz, dann benötigt man Oszillatorfrequenzen von 1750 kHz bis 3100 kHz, um den gesamten Bereich von der niedrigsten Langwelle (150 kHz) bis zur höchsten Mittelwelle (1,5 MHz) zu empfangen.
Das hierzu notwendige Frequenzverhältnis von 1:1,77 läßt sich hier aber leicht, ohne Umschaltung von Spulen, erreichen.
Probleme mit Spiegelfrequenzen hat man auch kaum, da nur Sender im Bereich zwischen 3,35 MHz und 4,7 MHz stören könnten. - Dieses Band ist jedoch weitgehend frei und außerdem sehr weit von den Empfangsfrequenzen entfernt, so daß einfache Siebmittel - also ein Bandfilter, aufgebaut mit den Spulen L1, L2 und L3 - ausreichen.

Dieses Schaltungsprinzip wurde realisierbar, als mit der damaligen Entwicklung der Schirmgitterröhren leistungsfähige HF-Verstärker zur Verfügung standen.

Patentiert wurde der Einbereich-Super in den USA, bereits schon um 1925, aber erst um 1940 wurde diese Idee aufgegriffen und verwirklicht.
Ein Schaltbild herzu wurde im Buch "Universal-Schaltungen", von Werner W. Diefenbach, veröffentlicht - hier das Schaltbild aus diesem Buch :


Die Spulen, die für diese Schaltung notwendig sind, werden in einem Bild weiter unten Bild dargestellt.

Ein Radio-Bastler wollte es Jahrzehnte später dann noch genau wissen, er baute sich dann "seine" Version dieses hervorragenden Schaltungsprinzips nach, zunächst einmal das Schaltbild, nach jenem dieser Bastler sich seinen Einbereichs-Super aufbaute :
Sein nachempfundener Empfänger wurde mit einer ECH 4 als Mischröhre und einer ECL 11 aufgebaut, wobei das C-System der ECL 11 als Rückkopplungs-Audion, bei 2000 kHz, realisiert wurde und das L-System der ECL 11 als Endstufe.

Dieser findige Bastler hatte folgendes zu berichten:
Das antennenseitige Tiefpaßfilter, ein 3-Kreis-Pi-Filter, erhält eigentlich nur in einer Version mit niedrigem Ein / Ausgangs-Abschlußwiderstand (Re = Ra = ca. 2 kOhm) brauchbare Eigenschaften. Mein Empfänger hat daher zusätzlich eine EBC 3 zwischen die Antenne und den Filtereingang als aperiodischen Kathodenfolger erhalten. Vielleicht war früher die Belegung des Spiegelfrequenzbereichs noch nicht so intensiv wie jetzt. Ein für den Anschluß jedwelcher Antenne geeignetes Filter dürfte dennoch Mühe bereitet haben.
Es fehlte die zusätzliche Signalverstärkung, die sich aus der Resonanzaufschaukelung eines abgestimmten Antennenkreises ergibt, besonders dann, wenn sich dieser Kreis durch eine variable Antennenankopplung optimal an die vorhandene Antenne anpassen läßt (wie z.B. beim VE 301 dyn). Das langwellige Ende des Empfangsbereichs bei 150 kHz bringt Selektivitätsprobleme beim ZF-Au-dion. Neben wenigen Millivolt des auf 2 MHz umgesetzten Empfangssignals liegen mehrere Volt der Oszillatorspannung bei 2,15 MHz an. Auch ein hochwertiger Zweikreis-ZF-Trafo wird mit diesem Problem nicht ganz fertig. Der auf das Audiongitter durchdrückende Rest der Oszillator-Spannung verschiebt dort den Arbeitspunkt, so daß die Empfangseigenschaften beim langwelligen Bereichsende eher mäßig sind. Zudem ist in diesem Bereich jeweils auch die Rückkopplung nachzuführen. Ab ca. 200 kHz Empfangsfrequenz kann die Rückkopplung in einer optimalen Einstellung verbleiben, die Lautstärke wird mit der Gittervorspannung der regelbaren Mischröhre eingestellt.
Das Gerät hat eine erheblich höhere Empfangsleistung als ein Zweikreiser oder gar ein Einkreiser - aber den Vorteil einfacherer Bedienung, weil Antennenkopplung und Rückkopplung beim Durchstimmen nicht nachzuführen sind. Die fehlende Aufschaukelung des Eingangskreises wird durch die Verstärkung der Mischröhre kompensiert.
Generell wäre zum Thema Einbereichsuper noch nachzutragen, daß die heute aktuellen Geräte mit digitalen Synthesizer-Oszillatoren wiederum Einbereichsuper sind. - Abgestimmt wird nur der Oszillator, die Eingangsseite bleibt breitbandig und folgt allenfalls stufenweise der gewählten Empfangsfrequenz.
Bei quarzstabilen Oszillatoren kann man sich eine hohe ZF von z.B. 60 MHz leisten, ohne das Weglaufen der eingestellten Station befürchten zu müssen. Damit gehört der Einbereichsuper heute - zwar spät - nicht mehr zu einem selten realisierten Schaltungsprinzip.

- Ich wollte mir nun auch dieses Schaltungsprinzip zunutze machen, wollte aber dabei diese sehr schönen alten Röhren wie z.B. die REN- oder RES-Röhren, dabei verwenden.
Da der Bastler in seinem vorher gezeigten Bericht jedoch von der Notwendigkeit einer HF-Verstärkung, als Kathodenfolger aufgebaut, für notwendig befand "baute" ich eine zusätzliche Triode in die Schaltung ein - ich entschied mich für eine REN 904 als Vorstufe.
Als Endstufe palnte ich die RES 964 ein - und zwar aus folgenden Gründen : sie ist zum einen erheblich verbreiteter, einfacher und preiswerter beschaffbar.
Zum anderen hat sie ein, wie ich meine, erheblich "schöneres" Aussehen – obwohl man hier vielleicht geteilter Meinung sein könnte.
Der wichtigste Punkt jedoch ist der Ausgangstransformator, je nach verwendeter Röhre.
Die im oberen Schaltbild verwendete RES 164, die "VE-Röhre", benötigt einen Ausgangstransformator von 17 kOhm Impedanz, welches ein heute kaum noch beschaffbarer Typ wäre.
Die von mir in "meiner" Schaltung verwendete RES 964 jedoch benötigt nur einen Ausgangstrafo mit 7 kOhm Impedanz – und dieses ist ein völlig gängiger, alltäglicher Typ.
Durch die RES 964, die einen erheblichen "Wumm" bringt, also eine kräftige Lautstärke, entsteht aber das "Problem", das die in der oberen Schaltung verwendete Gleichrichter-Röhre RGN 354 viel zu schwach ist – hier mußte also eine stärkere Röhre und, wenn schon, denn schon, eine Zweiweg-Gleichrichterröhre eingesetzt werden.
Hier war die Wahl nicht schwer, nur die RGN 1064 konnte es sein..

- Hier nun das neue Schaltbild :

Ich habe, wie man erkennt, das Eingangsfilter des vorherigen, zweiten Schaltbildes (vor der REN 904) mit übernommen - es sollte aber auch ohne diesen einwandfrei funktionieren - probiert's mal aus ! - Vergessen habe ich, vor dem Eingang der ersten REN 904 eine Lautstärkeregler einzubauen, wie es im obersten Schaltbild zu sehen ist.
Wird das Tiefpass-Filter (Pi-Filter) wie im zweiten Schaltbild, zwischen der Eingangsröhre und der AK 2, hergestellt (die Spulen sind die gleichen), sollte man sich an die Lautstärkeregelung des zweiten Schaltbildes halten. Hier sind eine Menge Möglichkeiten offen - hier kann man sich ganz nach seinem Gusto "austoben" ..

Und hier die Skizzen der Spulen für den Einbereichs-Super :


Eingangsfilter
Spule
Windungen
Draht
Bild
L1
L2
L3
90
90
220
0,1 CuL
0,1 CuL
0,1 CuL
1, 2
Oszillator
L4
L4
20
14
20 x 0,05
20 x 0,05
3, 4
ZF - Filter
L6
L7
L8
49
46
10
20 x 0,05
20 x 0,05
20 x 0,05
5, 6

Zum Abschluß noch ein Foto für eine (mögliche) Skala zu diesem Super :



- Ich hoffe, mit diesem Beitrag meine (und Eure, falls vorhandene) Berührungsängste in Richtung Selbstbau eines Superhets ausgeräumt zu haben ..

Ein GFGF-Vereinsfreund, der diesen Super auch schon nachbaute (und mich vor kurzem überredete, mich für dieses Schaltungsprinzip interessierte), baute ihn mit den Röhren UC 98, UCH 81, UCL 82 und, als Gleichrichter, die UY 81 auf, weil hier das Problem des Netztrafos entfiel.
Dieser Vereinsfreund sandte mir nun dankenswerterweise Fotos seines Empfängers zu, ich zeige sie hier (fast) kommentarlos.




Auf der rechten Bildseite erkennt man, oberhalb der Gleichrichterröhre, vor einem Abschirmblech aus Alublech (um die Hitze vom Elko wegzuleiten) - den Heizwiderstand für die U-Röhrenbestückung.


Auf dem nächsten Bild erkennt man sehr deutlich die drei Eingangs-Filterspulen, auf Siemens-Haspelkerne gewickelt - deutlich zu sehen ist auch die verschachtelte Anordnung der drei Spulen zueinander. In der Bildmitte und unten rechts erkennt man die Unterseite zweier Mayr-Keramikfilter, mit denen der Vereinsfreund die Oszillatorspule und den Zwischenfrequenz-Bandfilter herstellte. Von der Oberansicht (voriges Bild) erkennbar die beiden Aluminiumtöpfe, mit denen die beiden Mayr-Spulen abgeschirmt wurden.


Nachfolgend ein Foto mit Siemens-Haspel-Kernen:


- Und ein Foto eines Mayr-Keramikkernes, daneben liegend den Abstimmkern aus Ferrit.



Nun, ich möchte für mich, wenn ich mir schon ein "altes Radio" nachbaue, dann auch nach Möglichkeit die zu dieser Zeit verwendeten Röhren - also zu dem Zeitpunkt, als diese Schaltung publiziert wurde – einsetzen.
Zu dieser Zeit waren es nun einmal die REN- und die Rens-Röhren - und da die hierfür benötigten Röhren noch überall gut und auch noch ziemlich preisgünstig erhältlich sind – warum sollte ich sie nicht einsetzen.. – sieht doch viel schöner (und authentischer) aus, meine ich.
Aber : jeder muß für sich entscheiden wie und womit er seine Geräte baut, ich versuche ja auch nur die Wege dahin darzustellen (und meine Eigenbauten stolz vorzuführen..).
Mit etwas Glück – und etwas hartnäckiger Überredungskunst – schaffe ich es vielleicht, Fotos dieses Einbereichs-Supers, mit den U-Röhren, zu bekommen. - Wenn’s klappt, werde ich sie hier, auf dieser Seite, vorstellen.

Von einem Besucher meiner Seiten - Hallo, Volker ! - erhielt ich das folgende Schaltbild mit Foto eines, wie er es nannte, "arme-Leute-Super's", eines Einbereichs-Supers der Fa. Parigi mit dem Namen 'Sonora' :



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