Ein einfaches 2-Röhren-Vorsatzgerät für 3,33 m Wellenlänge-Diskriminator mit Gegentaktgleichrichter in Pendelrückkopplungsschaltung wurde der Öffentlichkeit erstmals 1949 in der Funkschau Heft 5 präseniert. Das Vorsatzgerät war ursprünglich für 2 P2000-Röhren konzipiert. Da der Phasendiskriminator direkt im Schwingkreis eingebunden war und somit die Einfachheit der Schaltung  kaum zu übertreffen ist, habe ich dieselbe mit einer ECC91-Doppeltriode nachgebaut, und siehe da, es waren sofort einige Sender zu empfangen. Durch den Gegentakt-Diskriminator wird die Bandbreite des UKW genügend gespreizt und man profitiert von einem wesentlich besseren Klang als beim einfachen Flankendemodulator.

1te Version brauchbarer Schaltungen

Ich möchte dieselbe Grundschaltung hier mit  Transistoren vorstellen. Zur besseren Kontrolle der Pendelfrequenz und auch gegen Übersteuerung wurde eine Konstantstromschaltung hinzugefügt, zur Reduzierung der Störstrahlung ein Antenneneingangstransistor und auch die Spulenanordnung ist abgeändert. Die 19 mm Schwingspule mit 4 Windungen wurde in 2 x 10 mm mit jeweils 4 Windungen aufgeteilt. Die Antennenspule liegt jetzt mittens der Schwingspule und verzeichnet hierdurch wesentlich geringere Strahlungsverluste . Ausserdem lassen sich diese Spulen in ein kleineres Gehäuse einbauen.

Das hier von mir verwendete Gehäuse ist leider etwas zu klein gewählt für diese Spulenanordnung. Dies macht sich in weniger Empfindlichkeit und mit schnellerem Abbrechen der Pendelfrequenz bemerkbar. Auch die langen Drähte zu den Potis sind nicht vorbildlich, da dieses Exemplar mir zur Entwicklung gedient hat. Wichtig ist hier, dass man sieht, wie die Spule angeordnet ist. Sie sollte  nach allen Seiten ungefähr 3 cm Abstand zu der Blechwand des Gehäuses haben. In direkter Nähe zur Spule sind die beiden Demodulationstransistoren und auch die Kapazitätsdiode mit möglichst kurzen Drahtverbindungen zu positionieren. Die UKW-Drossel L1 ist ebenfalls direkt an die Mitte der Schwingspule anzuschliessen. Sie kann mit 3m Kupferlackdraht mit Windungsabstand zur Reduzierung der Kapazität gewickelt werden, oder man verwendet eine Festinduktivität. Der Platz für Antenne mit ihrem Verstärkertransistor ist nahe der Spulen einzuplanen. Der Rest der Schaltung ist weniger empfindlich und verzeiht kleine Verdrahtungsfehler.

Im Gegensatz zu der Beschreibung von 1949, bei der Kondensator C5 und Widersdand R3 die Pendelfrequenz bestimmen sollten, handelt es sich bei diesem Empfänger um einen selbstschwingenden Pendler oder auch Superregenerativempfänger in logarithmischem Betrieb. Diese zusätzliche Pendelfrequenz, einstellbar zwischen 25 und 100 KHz ist besonders bei diesen einfachen UKW-Empfänger unentbehrlich  zur ausreichenden Empfindlichkeitssteigerung. Die Pendlung kommt zustande durch die hohe Rückkopplung der Gegentaktverstärkerschaltung. Die Frequenz ist abhängig von der Verstärkung. Güte des Schwingkreises, Zeitkonstante und Arbeitspunkteinstellung. Dieses Funktionsprinzip wurde erst in späteren Jahren richtig analisiert und veröffentlicht.   Der  Kondensator  C5  ( 1949 )  kann also getrost weggelassen werden. Dies ändert an der Funktion nichts.

Das vom HF-Schwingkreis gefilterte Rauschen sowie die eingekoppelten Signale lassen auf Grund der starken Rückkopplung die Schwingungen exponentiell ansteigen. Diese laden die Basis-Emitterdiode der Transistoren durch allmähliche Gleichrichtung negativ auf und sperren die Transistoren. Nach gewisser Zeit wird der Schwingungszustand  erreicht, bei dem der Empfänger am empfindlichsten wird, aber gleichzeitig auch die Grenze zwischen verstärktem Empfang und unerwünschter Eigenschwingung ( Oszillo-Bild blaue Linie ). Hierbei wird durch die Gleichrichtung der HF an den Emittern der BF451 ( Oszillo-Bild rote Linie ) eine phasengleiche, identische Verschiebung des Gleichstrom-Arbeitspunktes vollzogen. Der ideale lineare Arbeitsbereich der BF451 ist jetzt erreicht, bei dem das FM-Signal demoduliert wird. Eine weitere Schwingungssteigerung hat dann einen Sperrschwingereffekt zur Folge, der die Pendlung abreißen  läßt. Es wird  eine Sperrzeit  eingeleitet und die Hochfrequenz-Schwingungsentfachung beginnt von neuem.

Die benötigte Zeit des einzelnen Zyklus verringert sich geringfügig mit stärkeren Signalen und logischerweise mit der Anhebung der Speisespannung, was sich allerdings mit der Konstantstromschaltung beheben läßt, so dass die an P2 eingestellte Pendelfrequenz beim Abnehmen der Batteriespannung  konstant bleibt. Die Empfindlichkeit wird gesteigert, indem die Versorgungsspannung an P2 zurückgefahren wird und so die Pendelfrequenz gemindert wird, wobei die untere Grenze, bei der die Pendelschwingung abbricht, bei 25 KHz liegt. 

Laut Autor der Funkschau 1949 handelt es sich bei dieser Schaltung um eine Gegentaktoszillatorschaltung mit Phasendiskriminator, bei der durch die starke Rückkopplung eine Pendlung einsetzt. Die Darstellung des Phasendiskriminators ist bis zu einem gewissen Punkt logisch und nachvollziehbar. Das Antennensignal ist durch die Anordnung der Antennenspule zwischen den Teilschwingspulen einmal lose mit der Schwingspule gekoppelt und besitzt zum anderen eine feste Kopplung über C1 zur Mitte der Schwingspule und über Drossel L1, die als Hochfrequenzsperre dient. Die lose Kopplung bewirkt in Verbindung mit der induktiven Belastung ein Nacheilen des Stromes und somit eine Phasenverschiebung von 90 Grad gegenüber der festen Kopplung und dies bei Resonanzfrequenz. Sobald eine Modulation der Fm-Frequenz auftritt, verändert sich dieser Phasenwinkel und die geometrische Summe der 2 anliegenden Signale wird im Moment der idealen Arbeitspunkteinstellung ( von Pendlung abhängig ) in Form von Amplitudenänderung an den Emittern / Kathoden  demoduliert. C10 und C11 stellen die Hochfrequenzmasseverbindung her, die bei einem Hartley-3punkt-Oszillator in Emitterbasisschaltung nötig ist und unterstützen so den Oszillator. Über R9 und R10 werden beide Emitter zusammengeführt und die restliche Hochfrequenz wird über C2 nach Masse abgeleitet. Die beiden demodulierten Spannungen werden hier parallel zusammengeführt ( Kathode / Emitter ) und nicht wie bei der klassischen Dioden-Diskriminatorschaltung an 2 Widerständen voneinander negiert. Die so demodulierte Tonfrequenzspannung wird  in diesem Fall durch die Konstantstromquelle T3 unterstützt und zur weiteren Verstärkung zu der Basis von T4 geleitet. 

Sie erledigt ein paar Funktionen. Erstens versorgt sie den Demodulator  mit  dem eingestellten Strom, d.h. die Spannung an den Emittern von T1 und T2 bleibt  konstant. Ein stark einfallender Sender neigt nicht so schnell zur Übersteuerung. Man könnte die Stromquelle in diesem Fall auch als Limiter bezeichnen. Durch die Spannungskonstanthaltung der etwas aufwendigen Kondensatorbestückung wird die demodulierte Niederfrequenz von der Stromquelle im Gegentakt unterstützt, aber gleichzeitig auch die Verstärkung  des Antennenverstärkers optimiert. Da die Pendlung der beiden Demodulationstransistoren im Gleichtakt arbeitet, wird sie ebenfalls beeinflusst. Sie wird in diesem Fall durch die Stromkonstanthaltung etwas abgeschwächt, bleibt aber stabil und bricht  bei anständiger  Verdrahtung erst über 200 KHz ab. Sie vermindert das typische Rauschen des Pendelempfängers wesentlich. Alles in allem lohnt sich der kleine Aufwand dieser Konstantstromquelle. Ein wenig untypisch ist die Verwendung einer einzigen Stabilisierungsdiode. Durch den sehr minimalen Strom, der durch P2 fließt, reicht der Spannungsabfall an P2 nur für eine einzigen Diode. Mit 1N4148 und P2 1KOhm lässt sich der Strom hier optimal einstellen. Die höchste Empfindlichkeit des Empfängers stellt sich bei P2 1KOhm und Pendelfrequenz 20 KHz ein. Die Pendelfrequenz ist ebenfalls mit der Verstärkung des Antennenverstäkers regelbar. Sie steigt parallel zu der eingestellten Verstärkung.

Der Empfänger fuktioniert auch schon sehr gut ohne Antennenverstärker. Er wurde hinzugefügt, um die Pendelschwingungen von der Antenne fernzuhalten und um eine gewisse Amplitudenbegrenzung am Eingang des Demodulators zu erreichen. Da er mit ungefähr 1 Volt und 3 mA betrieben wird, stellt die Eingangs- sowie die Ausgangsimpedanz dieser Emitterbasisschaltung kein Problem dar. Am Basispotentiometer P1 kann maximale Verstärkung  eingestellt werden, solange kein Pfeifen sich bemerkbar macht. Bei größerer Belastung als 3 mA wird die Spannung an P2 zu sehr heruntergezogen und die Pendlung bricht ab. Die Kombination C16 / R2 legt die richtige Phasenlage für UKW fest und ist mit diesen Werten  auf maximale Mitkopplung ( Verstärkung ) eingestellt.. Sollte bei sehr stark einfallenden Sendern die Amplitudenbegrenzung nicht ausreichen, was bei unter 10 Km Entfernung zur Sendeantenne passieren kann, so muß dies mit der Antenne ausgeglichen werden.

Zur Vereinfachung der Schaltung wurde T4 direkt galvanisch auf den Demodulatorausgang ( 0,625 V ) gekoppelt. Sollte T4 zu weit durchgeschaltet sein, so besteht die Möglichkeit, R9 und R10 durch 1KOhm-Widerstände zu ersetzen. An C4 wird nochmals die Hochfrequnz und zuzüglich erstmals die Pendelfrequenz nach Masse geleitet. Zwischen T4 und LM386 sind dann nochmal 2 Kondensatoren zur Ableitung der Pendelfrequenz nötig, andernfalls der LM mit großer Verlustleistung läuft und sich erhitzt.. Auf diese Weise wird der Stromverbrauch auf 8 mA begrenzt ohne Ton. Wem die Lautstärke nicht ausreicht, kann  die Verstärkung  an Pin 1 und 8 mit Elko und Widerstand erhöhen ( Datenblatt )

Zu dieser Version ist zu bemerken, dass mit innenliegender Dipolspule, auch ohne Anschluss an die Dipolantenne ein weit besserer Empfang vorliegt. Die Ursache hierfür liegt wahrscheinlich an einer teilweise induktieven  Kopplung der beiden Hauptspulen. In die 3 Hauptspulen wird hier ein zusammengewickeltes Papierröhrchen ( eine Blattbreite ) eingefügt, das die innenliegende Dipolspule aufnimmt.

Diese 3te Version weist ebenfalls einen guten Empfang auf. Auch ist die Pendelfrequenz jetzt über das ganze UKW-Band extrem stabil. Sie läßt sich von 20KHz bis 200KHz mit P2 einstellen, wobei die höchste Empfindlichkeit bei 20KHz auftritt. Die Hauptspule weist hier wegen Ihrer geringeren Größe weit weniger Verluste auf. Sie ist  einfacher herzustellen als die Vorherige. Auch wurde eine Auto-Gain-Controlschaltung hier hinzugefügt.

1 : Hier wurden die Hochfrequenztransistoren durch BF450 ersetzt, die leider nicht mehr produziert werden, aber eine höhere Stromverstärkung als die BF451 aufweisen. Der Unterschied macht sich klar bemerkbar.

2 : Als nächstes wurde die Schwingspule umgeändert. Sie besteht jetzt aus 6 Windungen mit 12 mm Durchmesser ohne Zwischenraum . In ihrem Innern befindet sich anstelle der Antennenspule ein 220 Ohm Kohleschichtwiderstand. Dies stellte sich als die beste Lösung heraus. Kleine Spulen im Innern der Schwingspule verursachten eine zu feste Kopplung. Bei Betrieb ohne Antennenverstärker kann hier aber auch eine Festinduktivität von 50 bis 70 µH eingesetzt  werden.

3 : Zwei Transistoren ( T8 u. T9 ) und ein Poti 25K erhöhen jetzt die Empfindlichkeit der Konstantstromquelle und reduzieren das Rauschen der Pendelfrequenz zwischen den Sendern. ( braun )

4 : AGC ( automatic gain control ) wurde hinzugefügt. Die Regelspannung liegt an der Basis von T4 an und wird als Wechselspannung am Ausgang des Niederfrequenzvorverstärkers abgegriffen. Bei hoher Antennenspannung regelt sie die Pendelfrequenz hoch und setzt so die Empfindlichkeit durch weitere Durchschaltung von T8 herab. ( grün ). Die Empfindlichkeit  wird mit Poti P5 eingeregelt

5: Kann sowohl mit als auch ohne Antennenverstärker betrieben werden. Die Empfindlichkeit ist in beiden Fällen sehr gut ( rot ). Ohne Hochfrequenzvorverstärkung ist die Antenne dann direkt an den 220Ohm-Widerstand anzuschließen, Der hier verwendete Transistor BF451 wird in Basisschaltung betrieben. Möglich ist auch eine  Emitterbasisschaltung. Hier liegt die Antenne dann an der Basis an. Allerdings muß der Transistor zwecks Antennen-Anpassung dann mit mehr Strom betrieben werden.

Dieses UKW-Radio verfügt jetzt über eine sehr hohe Empfindlichkeit, läuft stabil und größtenteils ohne Verzerrungen. Die Trennschärfe ist für UKW optimal. Einziger Nachteil gegenüber eines Superhets ist das zwar reduzierte, aber trotzdem vorhandene Rauschen, das sich  bei der Senderwahl zwischen den einzelnen Sendern bemerkbar macht. Ich habe sehr viel Zeit in dieses Projekt investiert, bin am Ende aber trotzdem sehr zufrieden mit dem Resultat.

Bild ohne Antennenverstärker.

Hier dann das aufwendigste, aber auch das bislang am stabilsten funktionierende Modell. Auf den ersten Blick sieht der Schaltplan etwas kompliziert aus, läßt sich aber in relativ kurzer Zeit  auf der abgebildeten, bei Conrad angebotenen Platine aufbauen.

Wenn jemand Erfahrung mit einer ähnlichen Gegentaktschaltung gesammelt hat, würde ich mich ebenfalls über Kommentare und Verbesserungsvorschläge freuen. Beim Nachbau zu dieser Anleitung stehe ich natürlich auch gerne zur Verfügung. ................................viel Spass................................Nockels Serge