Eintransistor-UKW-Empfänger 

von Günther Zivny          
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Am Voltmeter wird die Schwingspannung des Oszillators angezeigt. Es geht umso lauter, je höher die Spannung ist, allerdings ist die Wiedergabe dann eventuell verzerrt. Bei Spannungen unter etwa 500 mV ist die Tonqualität bei genauer Abstimmung brauchbar. Man erreicht diesen Wert durch Aufbiegen des Drahtkondensators, eventuell wird er gar nicht benötigt. Eine zusätzliche Einstellmöglichkeit bietet das Potentiometer P1.

Nach meinen Feststellungen schwingt der Oszillator mit der Frequenz des zu empfangenden Senders. Die Senderabstimmung erfolgt über die Spule (Schraubkern) und ist sehr diffizil. Wenn man die richtige Stelle gefunden hat, ist der Empfang aber stabil.
Auch das Potentiometer kann man zur Feinabstimmung der Sender verwenden, da es neben der Amplitude auch die Frequenz beeinflusst; es gibt aber keine definierte Einstellung. Frequenzänderungen können mit dem Spulenkern kompensiert werden.

Ich habe festgestellt, dass an der Basis von T die NF auftritt (siehe alternativen Schaltplan). Man kann diese aber mit einem größeren Kondensator parallel zu C6 kurzschließen, ohne Wirkung auf den Empfang.
Eine Pendelschwingung ist nicht festzustellen, auch kein auffälliges Rauschen oder Pfeifen, einfach nichts!



Spulenkörper 7 mm, 10 Windungen;
Ferritkern „blau“;
Drahtkondensator;
 
 
Alternative Schaltung: An der Basis von T tritt die NF auf (möglich, aber nicht so gut).

Es scheint so zu sein, dass es zwei Abstimmpunkte gibt (Umwandlung von FM in AM an den Schwingkreisflanken). Nach meiner bisherigen Meinung müsste die sehr große Oszillatorspannung die winzige Empfangsspannung „zudecken“ und das ist ja auch die normale Erfahrung. Deshalb ja auch das „Herumfummeln“ an der Rückkopplung. Was ist hier anders???

Wenn die Verhältnisse zufällig optimal sind, ist der Empfang manchmal so laut und sogar klar, dass man an Hexerei glauben möchte!
Ich stehe vor einem Rätsel!


Versuch einer Erklärung von B.Kainka


Dieser Schaltung könnte man Pendelschwingungen zutrauen, weil C6 sehr klein und R1 sehr groß ist. Beim passendenden Arbeitspunkt könnte die Schwingung V6 entladen, bis sie abreißt. Das würde man dann mit dem Oszilloskop an der Basis sehen. Meist rauscht ein Pendler sehr stark, aber ich habe schon mal einen gesehen, bei dem kaum ein Rauschen zu hören war.

Wenn der Oszillator tatsächlich nicht pendelt, wäre es ein Audion mit Rückkopplung. Dabei kann ein Mitzieh-Effekt den schwach schwingenden Oszillator mit dem FM-Sender synchronisieren. Das tritt auch auf Kurzwelle bei starken Sendern auf, die die Empfangsfrequenz sozusagen einfangen. Auf UKW zwingt der empfangene Sender dem Oszillator dann seine Frequenzmodulation auf, was den Arbeitspunkt laufend verschiebt. So kann ein einfaches Audion erfolgreich als UKW-Empfänger verwendet werden. 

(Vgl. Einfache UKW-Empfänger, www.b-kainka.de/Weblog/Logbuch070915.html)


Weitere Beobachtungen


Das unmodulierte Signal des Oszillators ist ohne weiteres im Radio zu finden. Die Spule wirkt wie ein Mikrofon, kleinste Induktivitätsänderungen modulieren den Oszillator. Wenn man den Spulenkern verdreht, wird im danebenstehenden Radio ein kratzendes Geräusch hörbar. Wenn die Spule frei schwingen kann (ohne Spulenkörper), wird im Radio ein "Gitarrenton" hörbar.

Das beweist, dass der Oszillator keine Pendelschwingungen ausführt. Es bleibt also der Mitzieh-Effekt als Erklärung. Erstaunlich ist, dass es bei relativ starken Schwingungen funktioniert. Man sollte erwarten, dass bei großer Amplitude der Fangbereich kleiner wird. Zum Vergleich: Bei einem Kurzwellenaudion kann ein starker Sender nahe 10 MHz das Audion im Abstand 5 kHz einfangen und mit seinem Träger synchronisieren. Auf UKW wären das 50 kHz bei 100 MHz, was etwa der FM-Breite entspricht. Vielleicht unterschätzt man leicht die hohen Feldstärken auf UKW, wobei bis zu 1 mV an der Antenne normal sind.

Dazu eine Idee: Könnte man nicht mit zwei solcher Oszillatoren eine Vollduplex-FM-Verbindung aufbauen? Natürlich nur im 2-m-Band und mit einer gültigen Amateurfunklizenz...

Ein Erklärungsversuch von  Heinz D.

Das sieht wie ein Serienresonanz-Oszillator aus. Die Abstimmung wird ggf. auf eine Flanke eingestellt und somit in eine AM gewandelt.




Beobachtungen zum Mitzieh-Effekt  von Günther Zivny

Wichtig: Alle Geräte mit Batterien betreiben, um Kopplungen über das Lichtnetz zu vermeiden. Trotzdem kann es zu Übertragungen über das Lichtnetz kommen, wenn man in der Nähe von Leitungen arbeitet.

 

1.    Der Oszillator 1 wird über eine als Mikrofon verwendete Piezoscheibe mit einem Ton moduliert (siehe auch: Franzis-Lernpaket „Elektronikexperimente“).
2.    Die Anordnung wird in eine Blechliste gestellt. Bei offenem Deckel wird das UKW-Radio auf den Oszillator abgestimmt, der Modulationston ist hörbar.
3.    Der Deckel der Blechkiste wird geschlossen. Im Radio ist nichts mehr hörbar (eventuell Antenne einschieben).
4.    Der Eigenbau-Empfänger in der Version mit induktiv angekoppelter Antenne wird neben die Blechkiste gestellt. Einer der beiden Antennendrähte wird, wenn nötig, auf die Blechkiste gelegt. Der Empfänger wird auf den Oszillator 1 abgestimmt, der Modulationston ist hörbar.
5.    Im Radio wird der Oszillator des Empfängers empfangen (gleiche Frequenz wie Oszillator 1), der Modulationston ist hörbar. Der Empfänger wird abgeschaltet, der Modulationston verschwindet.
6.    Der Empfänger wird geringfügig verstimmt, sodass der Modulationston nicht mehr hörbar ist. Das Radio wird auf die Frequenz des Empfängers eingestellt. Es wird ein unmoduliertes Signal empfangen.

Fazit: Der Oszillator des Empfängers ist offenbar frequenzmoduliert. Die Oszillatorfrequenz folgt anscheinend der Empfangsfrequenz.


 

Schaltplan für Oszillator 1, Frequenz ist deutlich abhängig von der Betriebsspannung.

Erklärungsversuch
Der Oszillator schwingt nicht ganz exakt auf der Empfangsfrequenz („Flankendemodulation“). Die am Schwingkreis entstehende Empfangsspannung wird an der Basis-Emitter-Diode gleichgerichtet und der resultierende kleine Strom verändert die Basis-Emitter-Kapazität so, dass sich die Oszillatorfrequenz im Rhythmus der Empfangsfrequenz ändert. Die Oszillatorfrequenz folgt der frequenzmodulierten Empfangsfrequenz. Dabei kommt es wahrscheinlich zu einer Selbstverstärkung (Mitkoppplung), weil sich der Resonanzpunkt des Schwingkreises verschiebt. Die einfache Flankendemodulation würde m. E. keine ausreichende AM liefern. An der Basis-Emitter-Strecke entsteht so das demodulierte niederfrequente Signal. Der niederfrequente Basisstrom moduliert auch die Amplitude des Oszillators. Die jetzt auch amplitudenmodulierte Oszillatorschwingung wird mit der Diode demoduliert und man erhält das NF-Signal für den NF-Verstärker. Es gibt also eine zweimalige Demodulation. Der Trick scheint zu sein, dass die Schwingkreiskapazität fast ausschließlich aus den Transistorkapazitäten besteht, sodass deren minimale Änderung einen ausreichenden Einfluss auf die Oszillatorfrequenz hat.



Flankendemodulation: Umwandlung von FM in AM an der Flanke der Resonanzkurve eines Schwingkreises.


Mitziehen über die Phasenverschiebung
von B. Kainka

Ich stelle mir den Mitzieheffekt eher so vor wie bei einer PLL: Ein Phasenunterschied verändert die Frequenz. Wenn die Phase des Senders leicht voreilt, wird die Schwingung im Empfänger verstärkt, wenn sie leicht nacheilt, wird sie geschwächt. Damit wird der Empfänger-Oszillator synchronisiert. In einem engen Bereich funktioniert das wie bei einem angeregten Schwingkreis, der Sender bestimmt die Frequenz. Erst bei einer größeren Verstimmung kann sich der Empfänger aus der Synchronisation befreien und auf einer andern Frequenz schwingen.

Dazu ein Vergleich aus der Energietechnik: Alle europäischen Kraftwerke arbeiten synchron bei 50 Hz. Wenn ein Generator neu zugeschaltet werden soll, bringt man ihn erst auf die richtige Drehzahl und macht dann einen Phasenvergleich. Erst wenn die Phase genau stimmt, wird die Verbindung geschlossen. Danach kann das Kraftwerk gar nicht mehr anders als genau die richtige Frequenz erzeugen. Wenn es mit Volllast läuft, wird zwar seine Phase leicht vorauseilen. Aber es hat nicht genug Leistung, um die Frequenz deutlich zu erhöhen. Wenn gerade überall zusätzliche Verbraucher eingeschaltet werden, werden dadurch sogar alle Generatoren in allen Kraftwerken etwas abgebremst, sodass die Frequenz kurzzeitig etwas unter 50 Hz sinkt.




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