Bauprojekt: Aktiver-Zweikreis-Detektor-Audion-Empfänger

1. Ziel des Bauprojektes

  • Empfänger ohne eigene Stromversorgung
  • gute Trennschärfe
  • fernempfangstauglich
  • gute Lautsprecherlautstärke auch beim Fernempfang
  • drei Wellenbereiche (LW, MW, KW)
    • Verwendung von relativ kurzen Antennen muß möglich sein (bei Vorhandensein eines genügend starken Ortssenders)

    2. Grundlagen des Detektors
    Zum Detektorempfänger muss ich nicht mehr viel sagen, es gibt genügend Veröffentlichungen im Internet. Deshalb ganz kurz:
    Vorteil: Radio ohne eigene Stromversorgung ( wird vom Sender versorgt ). Nachteil: Empfang nur mit Kopfhörer oder Kristallhörer möglich Ausnahme: Gegentaktdetektor mit Ausgangstrafo zur Anpassung an Lautsprecher, bringt aber nur den (die) kräftigsten Ortssender in Lautsprecherlautstärke an relativ langer Antenne.

    3. Grundlagen des Audions
    Dazu gibt`s auch genügend Veröffentlichungen, daher in aller Kürze:
    Gleichrichtung und Verstärkung des HF-Signals in einer Röhren- bzw. Transistor-Stufe.

    4. Kurze Abschweifung
    In den 50er Jahren gab es Schaltungen mit Germaniumtransistoren (eine oder zwei Stufen).
    Es fanden zwei Prinzipien Anwendung :

  • Die Trägerfrequenz des empfangenen Senders versorgt nach Gleichrichtung und Siebung eine NF-Stufe, welche die aufgeprägte Modulation (die NF) verstärkt. Funktioniert nur bei hinreichend starkem Sender, schwache Sender sind so nicht zu empfangen.


  • Zwei Schwingkreise liegen an einer Antenne, einer wird auf den Ortssender abgestimmt (der Versorgungskreis), die entstehende HF wird gleichgerichtet. Die so entstehende Gleichspannung versorgt einen NF-Verstärker. Dieser verstärkt die NF-Spannung, welche aus dem zweiten Schwingkreis (der Empfangskreis), der als konventioneller Detektor geschaltet ist, gewonnen wird. Es ist Lautsprecherempfang (auch Fernempfang) möglich.


    • Prinzip 1 ist also für die Zielstellung des Bauprojektes nicht zu gebrauchen.
    Prinzip 2 ist brauchbar, hat aber einen Nachteil: Die beiden Kreise beeinflussen sich nur bei genügend loser Ankopplung nicht, was die Verwendung langer Antennen voraussetzt. Bei zu fester Kopplung verstimmen sich die beiden Kreise gegenseitig. Damit könnte man mit leben. Viel schlimmer ist, daß sich die Modulation des Ortssenders in den Empfangskreis überträgt. Da hilft auch kein Sperrkreis, der die Frequenz des Ortssenders vom Empfangskreis fernhält. Habe ich alles ausprobiert. Funktioniert auch von der Ausnutzung der Sendeenergie des stärksten Ortssenders nicht optimal!
    Deshalb verwende ich zwei getrennte Antennen (die müssen nicht mal besonders lang sein, die Länge der Versorgungsantenne hängt natürlich von der Entfernung, Sendefrequenz und Sendeleistung des Ortssenders ab).

    Jetzt zu den Transistoren:
    Ich dachte auch, wie viele andere, Ge ist besser als Si ( Schwellenspannung Ge 0,3V; Si 0,7V).
    Habe also mit GC116, AC121, OC 71, AC 126 angefangen und bekam einen Schreck:
    Die gleichgerichtete Spannung aus dem Versorgungskreis brach von 3,0V (hier bei mir in Berlin, Deutschlandradio, 990 kHz, 100 kW, Antennenlänge ca. 4 m auf Balkon) auf unter 0,15 V zusammen. Unbrauchbar (zu hoher Reststrom).
    Als nächstes habe ich dann GF 145, AF 106, AF 139 ausprobiert. War schon besser. 0,35 - 0,4 V. Bei einer Stufe. Bei zwei Stufen: Geht nicht mehr. Ich wollte schon aufhören damit. Wer kann sich schon in der Stadt eine 20 m-Antenne montieren?!
    Aus irgend einem Grund habe ich dann die Gleichrichterdiode (Versorgung) umgepolt und einen SF 245 (BF199) ausprobiert. Ergebnis: 0,9 - 1,2 V nach entsprechender Arbeitspunktwahl.
    Warum? Ist doch kein Wunder. Der Reststrom von Si-Transistoren ist um drei Größenordnungen kleiner als bei Ge-Transistoren. Bei Germanium wird das meiste im Reststrom verbraten!
    Eins hatte ich vergessen: die Transistoren arbeiteten auf einen Röhrenausgangstrafo (7 kOhm zu 5 Ohm) und danach auf einen Lautsprecher. - Außerdem : Die Verstärkung bei Silizium war erheblich höher als bei Germanium.
    Der Anfang war gefunden.

    5. Schaltung und Funktion des Gerätes

    5.1 Stromlaufplan des Gerates:


    5.2 Erklärung der Funktion anhand des Stromlaufplanes

    5.2.1 Spannungsversorgung
    Die Versorgungsantenne bildet mit dem Variometer einen hocheffektiven Schwingkreis. Bei genügend hoher Induktivität beider Spulen des Variometers und guter Kopplung derselben läßt sich schon bei relativ kurzen Antennen eine hohe Resonanzspannung erzielen (hängt natürlich auch von der Frequenz des Ortssenders ab). Lange Antennen können über den Kondensator 68pF angeschlossen werden. Die Gleichrichtung erfolgt mittels einer Schottky-Diode (es gibt da sehr gut geeignete von HP (AA 112 ist fast genauso gut).
    Der C 1 µF Tantal ist der Siebkondensator.

    5.2.2 Empfänger
    Der Empfänger ist zweistufig aufgebaut. Stufe 1 arbeitet als Audion, Stufe 2 arbeitet als Endstufe.
    Alles ziemlich konventionell, nur daß die Stufen sehr viel hochohmiger als im Allgemeinen aufgebaut sind und es keine Basisspannungsteiler gibt (Parallelwiderstand zur ohnehin schon hochohmigen Stromversorgung).
    Die beiden Transistoren sind vom Typ her nicht zwingend notwendig, sie haben aber Vorteile. Diese wären:

  • Hohe Verstärkung bei geringsten Kollektorströmen
  • Funktion ist noch bei sehr niedrigen Versorgungsspannungen gewährleistet (ca. 0,65V)
  • Hohe Transitfrequenz bei geringsten Kollektorströmen (wichtig bei Audion; empfängt bis ca. 18 MHz)


    • Das Audion hat eine Besonderheit: Das Poti 22 k im Emitterkreis verändert die Steilheit und damit die Lautstärke; die Parallelschaltung 10 k / 0,1 µF schneidet tiefe Frequenzanteile des NF-Signals weg (warum wir die nicht brauchen, folgt noch).
    Der Empfängereingang ist als Bandfilter ausgeführt.
    Kreis 1 hat einen automatischen Antennenanpasser (vielleicht nicht ganz optimal, geht aber ganz gut).
    Der Antennenankopplungsschalter wirkt als variabler Verkürzungskondensator für optimale Antennenanpassung. Im Langwellenbereich wird der automatische Antennenanpasser überbrückt. Für den unteren MW-Bereich ist eine zuschaltbare Verlängerungsinduktivität vorgesehen (auch hierbei ist der Antennenanpasser überbrückt), das bringt Lautstärkegewinn und höhere Trennschärfe (besseres LC-Verhältnis).
    Kreis 2 hat keine Anzapfung für die Basis des BFR 90A, dieses hatte sich als am besten geeignet erwiesen (vielleicht die Hochohmigkeit der Audionstufe? Kann mir vielleicht mal jemand erklären.)
    Der Basiskreis des BFR 90A sollte komplett bis zum Wellenschalter geschirmt sein, weil sonst durch die hohe Verstärkung beider Stufen der Ortssender auf MW und LW überall durchschlägt und auf KW der erste Kreis keine Rolle mehr spielt, weil das ungeschirmte Stück von der Spule über Drehko, Wellenschalter und Koppelkondensator als Zusatzantenne wirkt (Verringerung der Trennschärfe). Schaut´s Euch bei alten Röhreneinkreisern an (Gitterkreis der z.B. UEL 51)!
    Am besten in ein kleines Metallgehäuse einbauen (nicht so wie bei mir).

    Nun zu den Spulen:
    Variometer: Ich verweise auf Jogis Röhrenbude (Wozu soll ich das Fahrrad noch mal erfinden).
    Als Draht evtl. HF-Litze verwenden. Ich hatte drei Variometer gebaut, das mit Litze kam mir als am besten geeignet vor (kann aber auch Einbildung sein / HF-Litze muß ja besser sein).
    Schwingkreisspulen MW: Wer keine Lust hat, Stern- oder Korbspulen zu wickeln, sollte nach Möglichkeit Flachspulen verwenden! - Draht: auf jeden Fall HF-Litze (z.B. 45 x 0,07 bei Oppermann-Electronic relativ preiswert). Als Spulenkörper lassen sich sehr gut versaute CD-Rohlinge verwenden (Farbe runterwaschen).
    Schwingkreisspulen KW: gut geeignet sind ebenfalls Flachspulen, Draht: z.B. CuL 1,0 mm.
    Bei KW halte ich den Spulenkörper für relativ wichtig (bei mir ist es glasfaserverstärkter Kunststoff 1,5 mm).
    Schwingkreisspulen LW: Wer die Lust hat, Korbspulen zu wickeln, sollte das tun. Ich hatte diese Lust nicht.
    Bei mir sind es zwei Ferritstäbe 8 x 50 mm mit jeweils ´ner Menge Windungen drauf (habe geschätzt und hat gepasst). Vielleicht so 220 bis 260Wdg.
    Die Spulendaten sind natürlich von den verwendeten Drehkos abhängig (nach Möglichkeit Luftdrehkos), gibt es auch bei Oppermann-Electronic.

    Beispiel für den Aufbau des Spulensatzes:




    6. Lautsprecher
    Da dieser Empfänger ein wirkungsgradstarkes Gerät ist, muß das der Lautsprecher ebenfalls sein. Sehr gut geeignet sind Mittelton-Hornlautsprecher. - Und jetzt wird die Tiefenbeschneidung im Audion wahrscheinlich auch klar sein.
    Frequenzen, die nicht vorhanden sind, müssen auch nicht verstärkt werden (besser für die Leistungsbilanz des Gerätes).
    Das Gerät soll nicht schön klingen, sondern einfach mal laut sein (ist es auch).
    Ich habe einen Trichterlautsprecher, basierend auf einem Mitteltontreiber gebaut, zu sehen in Jogis Bastelbude.

    7. Ausgangsübertrager
    Gut geeignet ist der kleine 100 V Anpassübertrager von Conrad-Electronic (primär den Eingang 0,625 W, sekundär den 4 Ohm-Eingang benutzen, ergibt ein Z von 32 Kohm (bei 8 Ohm des Lautsprechers)).

    Besser ist es, einen Trafo selbst zu wickeln. Beispiel:
    Kern M55, Prim: 6000 Wdg., Sec: 50 Wdg.
    Man könnte den Trafo so wickeln (meiner ist so): 1500 / 50 / 1500 / 50 / 1500 / 50 / 1500 Wdg. (3 x 50 Wdg parallel), die 1500 in Reihe ergeben 6000 Wdg. und ein Z des Lautsprechers von 8 Ohm ergibt primär 96 kOhm.

    8. Technische Daten des Empfängers
    Empfangsbereiche :

    LW 150 - 450 kHz
    MW 500 - 1700 kHz
    KW 3,7 - 18 MHz

    Das Gerät funktioniert ab ca. 0,7 V, optimal ab ca. 0,8 V bis 1,5 V (gemessen über C 1 µF).

    9. Weitere Möglichkeiten
    Ich habe auch mit einer Rückkopplung experimentiert. Dieses ist am ehesten möglich im Emitterkreis des BFR 90A.
    Bringt auf LW und MW bis 800 KHz nur etwas. Führt im oberen MW- und im KW-Bereich zu unklaren Schwingeinsätzen. Ich hab`s dann gelassen. Eine geringfügig längere Empfangsantenne in Verbindung mit der variablen Antennenankopplung funktioniert auch sehr gut. Die Trennschärfe reicht auf jeden Fall aus.
    Vielleicht ist es möglich, einen weiteren BFR90A als selbstschwingende Mischstufe mit einer Oszillatorfrequenz von 104 MHz zu betreiben und den KW-Eingang als variable ZF zu benutzen (Prinzip des Einbereichsupers). Somit wäre UKW-Empfang bis knapp über 100 MHz möglich. Werde ich probieren. - Mal schaun......

    Eine Anmerkung:
    Dieses Gerät funktioniert dort, wo auch am Tage mit einem normalen Detektor lautstarker Empfang möglich ist.
    Es funktioniert nur richtig gut bei Verwendung verlustarmer Bauteile. Es darf auch nicht zu klein aufgebaut werden (Abstand der Drehkos und des Ausgangsübertragers von den Spulen).

    Viel Spass beim Nachbau und einen kräftigen Ortssender wünscht Euch Uwe Thomas.


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