dieses Chassis ist auch für den ursprünglichen Zweck als Super nicht unbedingt schlau, ich hätte den UKW-Tuner auf die andere Seite des Drehkos gesetzt und das Ganze nach rechts geschoben, so dass der Drehko nahe bei der ursprünglichen ECH81 (das Loch rechts vom UKW-Tuner) liegt, das wäre HF-technisch wesentlich besser gewesen. Aber dieser Empfänger war ja eher billig, mit nur einer EC92 im UKW-Teil ohne Vorstufe und den miesen Hartpapier-Röhrensockel.
Ich habe mal die Schirmgitter- und Anodenspannung am Audion gemessen, als Röhre war die EF183 drin. Die Schirmgitterspannung lässt sich mit dem Rückkopplungspoti von 0..31V einstellen, die Anodenspannung hat dabei die Werte 220..140V, dabei ist noch anzumerken, dass ich den Anodenwiderstand auf 33k erhöht habe. Für die Messung habe ich den Schwingkreis kurzgeschlossen, damit es keine Rückkopplung gibt.
Mittlerweile habe ich noch eine interessante Betriebsart entdeckt. Überzieht man die Rückkopplung bis zum leichten Schwingungseinsatz, 'rastet' der Audion-Kreis beim Abstimmen auf Schwbungs-Null ein und bleibt dort stabil, was dann eine Art Synchron-Demodulation gibt. Der Klang wird dabei deutlich heller, und die Verzerrungen durch Selektivschwund oder das 'Flattern' durch andere Träger auf fast derselben Frequenz sind weg. Dank der Vorstufe gibt es auch in diesem Fall keine unerlaubte Abstrahlung, bei maximalem Schwingen habe ich am Antenneneingang gerade mal etwa 100uV gemssen...
Als Nächstes messe ich das Audion mit verschiedenen Röhren aus, vorerst ist mal eine EF184, EF80 und EF85 angesagt.
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hier der aktualisierte Schaltplan mit der HF-Vorstufe V3 und der Erweiterung zum Zweikreiser. Damit es keine Probleme mit Schwingen gibt, ist der zweite Kreis im Anodenkreis der Vorstufe und nicht am Eingang. Eingangsseitig gibt es keine Selektion ausser dem Hochpass aus L4 und C22, welcher vor allem dazu dient, dass Netzbrumm von einer Drahtantenne nicht verstärkt wird und so V3 übersteuern würde. Mit P3 wird die negative Gittervorspannung und damit die Verstärkung eingestellt. Der Eingang ist durch diese Schaltung sehr hochohmig, so dass man auch mit kurzen Antennen (1..2m) auf Lang- und Mittelwelle etwas empfangen kann, während die Anpassung für 'richtige' Antennen mit 50 Ohm Impedanz schlecht ist, hier sollte man mit einem HF-Trafo oder Pi-Filter eine gewisse Anpassung machen. Eine abgestimmte Rahmen- oder Ferritantenne kann natürlich ebenfalls an Stelle von L4 angeschlossen werden, R21 macht man dann so gross wie möglich, ohne dass die Stufe schwingt.
Im Anodenkreis bilden die Spulen L5 (LW), L6 (MW) und L7 (KW) zusammen mit dem Drehko C19b den zweiten Schwingkreis. Die Trimmer C26, C27 und C28 sowie die Spulenkerne dienen zur Einstellung des Gleichlaufs. Da der Langwellenbereich relativ klein ist, braucht es hier keinen Gleichlauf-Trimmer. Verwendet man separate Drehkos, braucht es die Trimmer nicht. R27 koppelt die beiden Kreise zu einem Bandfilter. Diese Methode ist unüblich, hat aber den Vorteil, dass die Kopplung nicht frequenzabhängig ist. Das ist hier nötig, da im Gegensatz zu den ZF-Filtern hier die Mittenfrequenz ja variabel ist. Duch Ändern des Widerstandswerts kann die Filterkurve verändert werden.
Da die EF95 nicht allzu hohe Spannungen verträgt (Anodenspannung 180V, Schirmgitterspannung 120V) und die Ströme wegen der Verstärkungsregelung stark ändern können, wird sowohl die Anode als auch das Schirmgitter über Spannungsteiler gespeist. Damit sich durch Ändern der Verstärkung und damit dem Anodenstrom von V3 die Schirmgitterspannung des Audions (und damit die Rückkopplung) nicht ändert, wird die Speisung von V3 vor dem grossen Siebwiderstand R7 abgenommen. Da diese Stufe nicht brummempfindlich ist, ist das problemlos. Statt der EF95 kann man natürlich auch eine andere regelbare HF- oder ZF-Pentode verwenden, z.B. EF89, EF85, EF183, EBF89, EF93, usw., dann muss aber die Schirmgitterspannung angepasst werden und der Spannungsteiler für die Anodenspannung ist dann überflüssig. Bei gewissen Röhren muss der Einstellbereich der Gitterspannung vergrössert werden, indem man ein Poti mit grösserem Widerstandswert einsetzt.
Der Gleichlauf wird hauptsächlich am Vorkreis eingestellt, wobei C28 so einzustellen ist, dass der Einstellbereich von C26 und C27 an den oberen Bereichsgrenzen ausreicht. Eine gewisse Optimierung kann durch leichtes Verstellen der Spulenkerne des Audionkreises erreicht werden. Generell wird mit den Trimmern am oberen Bandende und mit den Spulenkernen am unteren Bandende abgeglichen. Bei Langwelle wird mit dem Kern in Bandmitte (ca. 210kHz) oder beim Lieblingssender abgeglichen. Der Abgleich muss pro Band mehrfach wiederholt werden, bis keine Verbesserung mehr möglich ist. Man beginnt mit der Kurzwelle, danach Mittelwelle und zum Schluss Langwelle. Bei Kurzwelle kann man sich auch auf einen Teilbereich beschränken, wenn man nicht den ganzen Bereich von 3.5..10MHz nutzen will.
Für die Audionröhre V2 habe ich mal noch die EF184, EF80 und EF85 ausprobiert, die Unterschiede waren sehr klein.
ich habe mal noch mit verschiedenen Röhren für das Audion und die HF-Stufe experimentiert. Für das Audion habe ich die Röhren EF80, EF85, EF89, EF183 und EF184 ausprobiert. Die Unterschiede bezüglich Empfangsqualität waren sehr gering, aber die EF89 zeigte sehr grosse Mikrophonie, so dass sie unbrauchbar ist (akustische Rückkopplung). Eventuell werden die Unterschiede etwas grösser, wenn man für jede Röhre den Anodenwiderstand noch optimiert, das habe ich gelassen. Die Schirmgitterspannung und die Rückkopplung kann ich bei meinem Gerät separat für jede Röhre optimieren. Eventuell probiere ich noch eine Kaskodenschaltung aus, eine ECC88 wartet schon darauf, nur gibt das Arbeit, da man die Schaltung ändern muss.
Für die HF-Stufe habe ich neben der vorgesehenen EF95 mal noch die EF94 und EF93 ausprobiert, die sind anschlusskompatibel, wenn man die beiden Kathodenanschlüsse der EF95 auch am Sockel miteinander verbindet (bei der EF93 und EF94 ist einer dieser Anschlüsse das Bremsgitter, das hier mit der Kathode verbunden sein muss). Die EF93 hat eine sehr ausgeprägte Regelcharakteristik, was für geringe Verstärkung entsprechend hohe negative Gittervorspannung braucht. Die maximale Verstärkung ist bei den drei Röhren sehr ähnlich. Im Grossignalverhalten unterscheiden sie sich aber deutlich. Die EF95 zeigte keinerlei Intermodulation, während die EF93 und EF94 Intermodulationsprodukte der starken Kurzwellensender im 41m- und 31m-Band produzierten. Dabei funktioniert die HF-Stufe als Mischer, das Resultat ist, dass man die Differenzfrequenz zweier Sender als neuen Sender im Langwellenbereich mit der Modulation beider Sender empfängt. Der Test war zwar etwas 'böse', da ich die Amateurfunk-Kurzwellenantenne angeschlossen hatte, die auf Kurzwelle sehr hohe Signalstärken gibt, aber der Versuch war trotzdem aufschlussreich. Der breitbandige Eingang auf die HF-Stufe ist da natürlich auch nicht optimal, der Versuch zeigt aber deutlich, dass für grossignalfeste Eingangsstufen die EF95 eine gute Wahl ist.
Weiter vorgesehen sind Versuche mit magnetischen (Rahmen-) Antennen für LW und MW, meine Amateurfunkantenne bringt erst ab etwa 900kHz ein brauchbares Signal, darunter läuft nichts, und elektrische Antennen sind je nach EMV-Aktivität der Nachbarn nur zeitweise brauchbar.
es gibt Neuigkeiten dank miserablem Wetter. Ich habe einen UKW-Pendler hinzugebaut, dazu musste vorerst die AM-Vorstufe weichen, die kommt später dann in die rechte obere Ecke des Chassis im Bild, dort hat es noch schön Platz.
Als erstes habe ich das UKW-Tunergehäuse mit Kupferblech wieder hergestellt, neu sind zwei EC92 montiert, eine für das Pendelaudion und eine als HF-Vorstufe in Gitterbasisschaltung, um die Störstrahlung auf ein legales Mass zu reduzieren. Beim Drehko habe ich die beiden Statorpakete in Serie geschaltet, so dass praktisch kein HF-Strom über die Rotorkontakte fliesst und so der Drehko nicht strahlt. Am Anfang hatte ich noch mit wilden Schwingungen im UHF-Bereich (so um 500MHz) zu kämpfen, mit einem Seriewiderstand von der Anode der Vorstufe zum Schwingkreis des Pendlers waren die dann weg. Weiter habe ich dann festgestellt, dass auch die Gitterbasisschaltung noch zu viel HF vom Ausgang zur Antenne durchlässt, ich hatte etwa 200mV HF gemessen, das ist immerhin etwa 1mW Sendeleistung, nicht ganz legal (allerdings konstante Schwingung, im Pendelbetrieb ist die mittlere Leistung dann niedriger). Ein erster Neutralisationsversuch reduzierte die Amplitude am Antenneneingang noch auf 20mV. Das ist zwar immer noch zu viel, aber mit 10uW schon fast legal... Mit einer sauberen Neutralisation sollte man das Problem in den Griff bekommen. Falls alles nichts nützt, habe ich immer noch die Alternative der EF95 an Stelle der EC92.
Nach dem Verdrahten des UKW-Umschalters war dann eine erste Empfangsprobe angesagt, da hat sich auch gleich der erste Fehler gezeigt: Der Empfang ist ziemlich verbrummt, da muss ich die Speisung des Pendlers noch sieben, aber dazu habe ich ja noch eine Kiste voll Elkos, das sollte reichen. Ansonsten war der Empfang recht gut, so weit man es mit dem Brumm beurteilen kann. Morgen wird dann mal der Brumm beseitigt, dann geht es weiter. Die Pendelfrequenz liefert vorerst noch mein Arbiträrgenerator, so kann ich mit Kurvenform, Frequenz und Amplitude noch experimentieren. Danach gibt es dann einen Röhrengenerator. Eventuell nutze ich auch noch das AM-Audion als NF-Vorstufe für UKW, falls es nötig ist.
ich habe jetzt noch den Pendeloszillator gebaut, nun funktioniert der UKW-Pender schon ganz ordentlich. Die HF-Vorstufe ist noch nicht optimal und wird später noch optimiert, was Verstärkung und Rückwärtsdämpfung angeht, auch die Anpassung an das Audion ist noch nicht optimal. Bei ordentlich Eingangssignal (Kabelantenne, ca. 600uV Pegel) ist die Tonqualität gut, bei niedrigeren Pegeln nimmt das Rauschen zu, hier merkt man die Flankendemodulation, es gibt nicht den typischen FM-Schwelleneffekkt, das Rauschen nimmt gleichmässig mit abnehmendem Signalpegel zu. Bei 100uV ist die Qualität aber immer noch akzeptabel, und bei 20uV ist Sprache noch verständlich, aber definitiv nicht mehr akzeptabel für Musik. Ich habe noch den Klirrfaktor gemessen, der beträgt bei 75kHz Hub ca. 5% und nimmt bei kleinerem Hub stark ab. Stimmt man weiter von der Mitte weg ab, nimmt der Klirrfaktor etwas ab, dafür gibt es mehr Rauschen. Der Frequenzgang geht bis etwa 12kHz, was durch den Wert des NF-Durchführungskondensators gegeben ist. Der Abfall ist aber flach, der 19kHz-Pilotton ist noch gut sichtbar im Spektrum.
Hier mal die Schaltung (siehe PDF im Anhang): Der eigentliche Pendler ist in einem HF-Gehäuse, das mit der dicken Linie angedeutet ist. Die Röhren sind ausserhalb, und die Durchführungen erfolgen mit den Durchführungskondensatoren C2, C3, C7 und C8. Für den Antennenanschluss wird direkt das Koaxkabel durch das Gehäuse geführt und der Aussenleiter an der Durchführung verbunden. Die HF-Vorstufe ist mit V1 aufgebaut und eine klassische Gitterbasisschaltung. R1 sorgt für die Gittervorspannung und damit den korrekten Arbeitspunkt, C1 sorgt für eine HF-mässige Überbrückung. L1 sorgt einerseits für einen gleichspannungsmässigen Kurzschluss und andererseits kompensiert die Induktivität die Gitter-Kathode-Kapazität und sorgt so für einen einigermassen reellen Eingangswiderstand. L1 besteht bei mir aus 6 Windungen mit einem Spulendurchmesser von 8mm. Hier lohnt sich noch Experimentieren, um eine optimale Anpassung zu haben. Der Eingangsteil ist dabei separat vom Rest geschirmt, wie mit der dicken Linie angedeutet. R2 liefert die Betriebsspannung für V1. L2 sorgt zusammen mit C12 dafür, dass keine HF durch den Heizkreis nach aussen gelangt. L2 besteht aus ein paar Windungen auf einem UKW-Ferrit. Über R3 und C4 wird die HF an das Pendelaudion weitergeleitet, R3 sorgt hier dafür, dass keine wilden Schwingungen im UHF-Bereich entstehen. Je nach Aufbau kann R3 auch entfallen oder kleiner sein, eventuell reicht auch eine Ferritperle. Das Pendelaudion ist mit V2 aufgebaut. Im Gegensatz zu den einfachen Pendlern wird hier die Pendelschwingung von aussen über R4 zugeführt. So kann einerseits die Pendelfrequenz genau eingestellt und zum anderen der Arbeitspunkt optimal eingestellt werden. L3 bildet mit dem Doppeldrehko C5a/C5b den Schwingkreis, bei mir sind es 8 Windungen mit 8mm Durchmesser. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass kaum HF über die Rotoranschlüsse fliesst und so keine Kontaktprobleme und Abstrahlung stattfinden. R5 sorgt dafür, dass die HF nicht kurzgeschlossen wird, und R6 ist der NF-Arbeitswiderstand, wo die NF abfällt. V3 bildet den Pendeloszillator, mit P2 kann die Pendelfrequenz eingestellt werden, ein guter Wert ist um 45kHz. Mit P1 wird die Amplitude eingestellt, bei hoher Amplitude ist das Rauschen höher, während bei kleiner Amplitude die Arbeitspunkteinstellung mit P3 mehr Gefühl erfordert. P3 hat eine ähnliche Funktion wie die Rückkopplungseinstellung bei einem normalen Audion. Wird die Verstärkung erhöht, nimmt ab einem gewissen Punkt das Rauschen stark zu, der ideale Punkt ist im Bereich der starken Zunahme des Rauschens. Es ist noch zu beachten, dass das Audion sowohl am Gitter (negative Vorspannung) als auch bei der Betriebsspannung sehr brummempfindlich ist.
Hier noch das Spektrum der Störstrahlung, die Antenne des Anaylsers war etwa 1m von der Antenne des Pendlers entfernt, die Messung war im Bunker und daher waren die Signalpegel der Sender eher klein. Der 'Berg' ist dabei vom Pendler, schön im 45kHz-Raster von der Pendelfrequenz, der Peak ist der Träger des empfangenen Signals, schön auf der oberen Flanke, wie es sich für Flankendemodulation gehört. Skalierung ist 100kHz/Div und 10dB/Div. Als Empfangsantenne diente ein 50cm langer Draht. Bei diesem Störpegel dürfte der Nachbar nichts mehr mitbekommen... aber es gibt noch Verbesserungspotential.
ich habe mal noch eine ordentliche Lautsprecherbox angeschlossen, um den Klang besser zu beurteilen. Das Ergebnis: der Bass ist sehr gut und sauber, im Mitteltonbereich noch ordentlich und der Hochtonbereich zufriedenstellend. Die Trennschärfe hingegen ist beim Empfang über das Kabel nicht ausreichend, die Nachbarsender drücken da rein und sorgen für das typische FM-Störgeräusch. Die Tonqualität ist zwar immer noch besser als auf Mittelwelle, aber ein durchschnittlicher Super (mit FM-Demodulator) ist deutlich besser. Ein Pendler ist halt nur ein Einkreiser, aber gemessen am Aufwand ist der Empfang sehr gut.
Bei der Wahl der Pendelfrequenz ist folgendes zu beachten (siehe auch Hinweise im Kompendium): Das demodulierte NF-Signal wird mit der Pendelfrequenz gemischt und somit entsteht unter anderem die Differenz der NF-Signalkomponenten mit der Pendelfrequenz. Hier sind vor allem der 19kHz-Pilotton und das Stereo-Differenzsignal (symmetrisch um 38kHz) zu beachten. Der Pilotton macht sich als nicht allzu lauter, aber trotzdem penetranter Pfeifton bemerkbar, wenn die Pendelfrequenz zu tief liegt (unter etwa 32kHz, je nach Eckfrequenz des NF-Filters). Das Stereo-Differenzsignal ist da schon perfider. Bei einer reinen Monosendung (z.B. Nachrichtensprecher) merkt man davon nichts, weil kein Differenzsignal vorhanden ist. Bei einer echten Stereo-Sendung hört man aber je nach Pendelfrequenz mehr oder weniger störende Nebengeräusche, welche je nach Tonhöhe und Differenz zwischen Links und Rechts stark variieren. Eine Pendelfrequenz von exakt 38kHz verursacht keine Störungen, aber 100Hz daneben stört stark, daher ist das keine Lösung, wenn man den Aufwand niedrig halten will. Eine möglichst hohe Pendelfrequenz (über 70kHz) löst dieses Problem, dann wird aber der Empfang merklich breiter und rauscht mehr, weil die entdämpfende Wirkung durch das breite Spektrum der Pendelschwingung teilweise aufgehoben wird. Ich habe als nach meinem Geschmack guten Kompromiss 45kHz gewählt. Man kann die Pendelfrequenz natürlich auch wie die Rückkopplung von aussen einstellbar machen, dabei ist zu beachten, dass eine Änderung der Frequenz den Arbeitspunkt des Audions ändert und man diesen wieder auf das Optimum stellen muss.
Am Schluss noch ein Hinweis: jeder Pendler hat auf dem NF-Signal die Pendelfrequenz überlagert, die je nach Bauart und Einstellung wesentlich grösser als das NF-Signal sein kann. Somit ist ein ordentliches NF-Filter nötig, damit die Endstufe nicht durch die (unhörbare) Pendelschwingung übersteuert wird und so Intermodulation erzeugt, was dann meistens eine wenig fruchtbare Fehlersuche auslöst. Schliesst man einen derartigen Empfänger an einen potententen HiFi-Verstärker mit erstklassigen Boxen an, ist es sehr wahrscheinlich, dass man nach dem Experiment in neue Hochtöner investieren muss Daher Pendler immer mit passendem Tiefpassfilter betreiben, dabei gilt: je höher die Pendelfrequenz, um so einfacher wird das Filter.
ich habe mal die Störstrahlung an meinem Pendler und als Referenz am Nordmende Phono Super (ein üblicher UKW-Tuner mit der ECC85) gemessen, jeweils direkt am Antennenanschluss, beim Nordmende mit einem 4:1-Balun, wie er auch für den Anschluss an das Kabelnetz zum Einsatz kommt. Hier die Ergebnisse:
Pendler: 60dBuV (gemittelt, Peak etwa 4mV) Phono Super: 32dBuV (konstanter Pegel, entspricht etwa 800uV)
Somit ist der Pendler mit der noch nicht optimalen Vorstufe gar nicht so schlecht. Dabei ist noch anzumerken, dass der Arbeitspunkt auf maximale Empfindlichkeit gestellt wurde, bei mehr Rückkopplung wird die Strahlung natürlich stärker. Ebenfalls ist es so, dass bei Empfang die Störstrahlung zunimmt, wobei man bei starken Sendern durch Reduktion der Rückkopplung (Arbeitspunkt) nicht nur den Rauschabstand verbessert, sondern auch die Störstrahlung wieder reduziert. Im 'Bunker' konnte ich so mit einem Zweitempfänger direkt daneben (Antennen etwa 1m Abstand) denselben Sender mit nur geringen Störungen empfangen. Was ebenfalls positiv war: es waren keine Oberwellen messbar, dadurch gibt es auch keine Störungen ausserhalb des UKW-Bandes.
ich habe am Pendler weiter experimentiert und noch ein paar Verbesserungen gemacht. Statt R3 kann man eine kleine Ferritperle (Impedanz bei 100MHz ca. 20 Ohm) verwenden, das erhöht die Empfindlichkeit und erfüllt den Zweck, die UHF-Schwingung zu unterdrücken, genau so. Weiter bringt eine Impedanzkorrektur am Eingang etwas, denn die Eingangsimpedanz des Verstärkers ist so um die 300 Ohm, was für Koax-Eingänge zu viel ist. Ein Trafo mit 3 Windungen mit einer Anzapfung nach einer Windung auf einen UKW-Doppellochkern kann hier gut zur Korrektur verwendet werden. Der Eingang kommt an die Anzapfung, das Ende mit einer Windung an Masse und das andere an R1/C1. Diese Massnahme verbessert die Empfindlichkeit ebenfalls, allerdings wird damit auch die Störstrahlung etwas grösser, diese wird auch besser an die Antenne angepasst
Beim Audion muss man darauf achten, dass es ohne externe Pendelschwingung sauber schwingt, wenn man die Verstärkung auf das Maximum stellt. Meines machte dann Pendelschwingungen, was hier natürlich unerwünscht ist. Ein 10 Ohm-Seriewiderstand zwischen der Anode von V2 und der Verbindung L3/C5b löst das Problem, dann gibt es eine saubere, konstante Schwingung. Zum Test kann man einfach V3 aus der Fassung ziehen, dann ist die externe Pendelschwingung weg. In diesem Modus kann man auch starke UKW-Sender empfangen, die Schaltung funktioniert wie ein normales, rückgekoppeltes Audion. Allerdings ist der Rückkopplungseinsatz knallhart und man empfängt erst etwas, wenn man dicht vor dem Schwingungseinsatz ist. Aber als Versuch durchaus interessant, und Störstrahlung gibt es dann garantiert keine. Allerdings ist die Schaltung für diesen Betriebsfall auch sehr ungeeignet, da einerseits durch die negative Gittervorspannung die Audionröhre in einem recht linearen Arbeitspunkt betrieben wird und andererseits durch die geringe Verstärkung die Ausbeute an sich gering ist.
Bei der Amplitude der Pendelschwingung (P1) hat man die Qual der Wahl. Eine hohe Amplitude macht die Einstellung der Rückkopplung einfacher, dafür rauscht es mehr, während eine kleinere Amplitude weniger Rauschen ergibt, dafür ist die Einstellung der Rückkopplung heikler. Ein Überziehen der Rückkopplung merkt man daran, dass das Rauschen wieder weggeht oder bei beginnendem Überziehen wird ein empfangener Sender verzerrt.
Weiter habe ich noch ein paar Neutralisationsversuche gemacht. Eine kleine Spule mit einer Windung in Serie zur Kathode von V1, die in der Nähe von L3 richtig herum platziert wird, war sehr erfolgsversprechend, man konnte die Störstrahlung über 20dB dämpfen. Jetzt muss ich sie nur noch irgendwie schlau montieren, so dass man den Kopplungsfaktor sauber einstellen kann, möglichst bei geschlossenem Gehäuse, denn der Deckel verstimmt das Ganze etwas. Die Neutralisation bringt neben der Störungsreduktion auch noch etwas Empfindlichkeit.
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(allerdings konstante Schwingung, im Pendelbetrieb ist die mittlere Leistung dann niedriger).