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Synchron-Demodulator
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13.05.18 20:11
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.05.18 20:11
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Synchron-Demodulator

Hallo zusammen,

da das Wetter nicht über alle Zweifel erhaben war, habe ich mit ersten Versuchen für einen Röhren-Synchron-Demodulator begonnen. Da Synchron-Demodulatoren bei Gleichkanalsendern den Hüllkurven-Demodulatoren weit überlegen sind, habe ich den Entschluss gefasst, dem Resonar einen Synchron-Demodulator zu bauen, damit er seinen Ruf als Spitzensuper verteidigen kann (nachdem er zwei neue EL84 bekommen hat).

Technisch gibt es verschiedene Varianten. Die einfachste ist ein Audion mit überzogener Rückkopplung, technisch betrachtet ist das ein selbstschwingender Mischer. Nachteil dieser Lösung ist, dass Demodulation (also Mischung) und Symchronisierung des Oszillators nicht getrennt sind, somit bleibt die Schaltung ein Kompromiss (aber ein recht guter). Eine weitere Lösung ist ein PLL-synchronisierter Oszillator, wie ich es bei meinem Transistor-Spitzensuper gemacht habe. In Röhrentechnik artet das aber in ein Röhren-Grab aus, was nicht zielführend ist. Somit bleibt noch die Variante, einen Synchron-Oszillator ähnlich dem Audion zu bauen, aber einen separaten Mischer für die Demodulation.

Den Oszillator habe ich mittlerweile in einem guten Zustand, er hat einen 'Fangbereich' von ca. 1kHz, das sollte für AM mehr als ausreichend sein. Eine Herausforderung ist noch die Beseitigung der Rest-AM durch die Synchronisation, da diese Verzerrungen verursacht. Hier braucht es noch etwas Optimierung, aber die Lösung kommt näher. Als Röhren verwende ich eine ECC81 als Puffer und Mischer sowie eine ECH81 als Oszillator und Begrenzer-Verstärker für das Oszillatorsignal. Wenn das Ganze dann läuft, wird es in den Resonar eingebaut. Der Eingriff hält sich in Grenzen: die ZF wird am AM-Demodulator angezapft, die NF am Plattenspielereingang eingespeist und die Anodenspannung beim Betätigen der Plattenspieler-Taste eingeschaltet. Somit kann man das Gerät bei Bedarf auch schnell wieder in den Ursprungszustand zurückbauen, falls das aus welchen Gründen auch immer notwendig sein soll. Auf der Oberseite des Chassis hat es zudem noch viel Platz für den Einbau. Man muss lediglich darauf achten, dass der Oszillator gut abgeschirmt ist, da sonst die Ferritantenne die erste Oberwelle empfängt, die mitten im MW-Bereich liegt.

Fortsetzung folgt...

Gruss HB9

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vor 4 Stunden
HB9 

WGF-Premiumnutzer

vor 4 Stunden
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Synchron-Demodulator

Hallo zusammen,

jetzt ist mein Röhren-Synchron-Demodulator fertig und im Resonar eingebaut:



Da auf dem Chassis noch viel Platz war und ich möglichst wenig Eingriffe am Gerät machen wollte, habe ich eine Aluplatte auf das Chassis montiert. Das ging ohne Eingriffe, es brauchte nur längere Schrauben für die Tastensatz-Befestigung, die auch mit Abstandsröllchen die Platte hält. Auf dieser Platte ist der Demodulator befestigt, von dem dann die Heizung, Anodenspannung, ZF-Eingang und Audio-Ausgang verdrahtet werden muss. Die ZF kann mit einem kleinen Kondensator am AM-Demodulator angezapft werden und die NF wird am Plattenspieler-Eingang eingespeist. Hier ist der Resonar sehr entgegenkommend, denn der Empfänger bleibt bei Plattenspielerbetrieb eingeschaltet und der Tastensatz erlaubt das gleichzeitige Drücken der entsprechenden Tasten.

Nun aber zur Synchrondemodulation. Die einfachste ist ein Audion mit überzogener Rückkopplung, damit habe ich auch die ersten Versuche gemacht, als Schaltung diente mein Recycling-Audion: http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/...=262&page=1
Der Nachteil ist die fehlende Trennung zwischen eigentlicher Demodulation (findet am Gitter der Audionröhre statt) und der NF-Verstärkung durch dieselbe Röhre. Besser ist daher, über einen hochohmigen Widerstand die NF am Gitter anzapfen, von der HF befreien und mit einer separaten Stufe zu verstärken. Der 'Fangbereich' zur Synchronisation hängt von Verhältnis der Oszillatorspannung zur eingespeisten HF ab, je stärker die HF, um so weiter ist der Synchronisationsbereich, allerdings wird dann der Oszillator auch stärker moduliert, was die Tonqualität verschlechtert.

Die beste analoge Variante ist eine richtige PLL zur Trägersynchronisation, wie bei meinem Transistor-Spitzensuper: http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/...&thread=292
Allerdings artet das in ein "Röhrengrab" aus, ist aber durchaus interessant.

Meine hier gewählte Schaltung (im PDF angehängt) ist ein Kompromiss. Der Oszillator wird wie beim Audion synchronisiert, zur AM-Unterdrückung folgt aber ein Begrenzer-Verstärker, und die eigentliche Demodulation wird mit einem Diodenmischer gemacht. Im Detail:
Das ZF-Signal nimmt zwei Wege, über C15 zum Demodulator (siehe weiter unten) und über V2A zum Oszillator. V2A ist in Gitterbasis-Schaltung als Pufferverstärker geschaltet, damit das Oszillatorsignal nicht in den ZF-Teil des Empfängers gelangt, wo es durch die Schwundregelung den Empfänger dicht machen würde. Eine Pentode in Kathodenbasis-Schaltung ginge auch, aber die Kombination ECC81/ECH81 braucht nur 2 Röhren.
Der Oszillator ist mit der Triode der ECH81 aufgebaut. L1A ist die Schwingkreisspule, die mit C3 und C4 auf der ZF schwingt. Das Ganze ist als Brücke geschaltet, so wie bei selbstschwingenden UKW-Mischstufen, um möglichst keine HF am Einspeisepunkt des Synchronisatuissignals zu haben. Mit C5 wird die Brücke abgeglichen, so dass am Verbindungspunkt C3/C4 möglichst wenig HF anliegt. So hat auch die Kapazität an diesem Punkt gegen Masse keinen Einfluss auf die Oszillatorfrequenz, was zur Frequenzstabilität beiträgt. Damit man im Betrieb nicht ständig nachstimmen muss, ist eine stabile Frequenz sehr wichtig. Daher müssen alle Kondensatoren im Oszillatorteil NP0- oder C0G-Keramikkondensatoren sein, denn diese haben eine konstante Kapazität. Der Spulenkern muss ebenfalls stabil sein, N48 von Epcos (RM6-Spulenkern mit Abgleichstift) ist sehr gut und braucht mit einem AL von 400nH nur 28 Windungen für L1A. L1B hat etwa 1/5 der Windungen von L1A.
Das ZF-Signal zur Synchronisation wird über den neutralen Punkt (C3/C4) dem Oszillatorsignal überlagert und beeinflusst so die Oszillatorfrequenz, so dass bei nur geringer Frequenzdifferenz der Oszillator auf die ZF 'einrastet' und phasensynchron schwingt.
Der Fangbereich beträgt bei einer ZF-Amplitude von 300mV ca. 600Hz und ist ein Kompromiss zwischen bequemer Abstimmung und guter NF-Qualität.
Die Heptode V1B ist der Begrenzerverstärker, an der Anode liegt ein Reckteck an, das über den Breitbandtrafo L2 den Diodenmischer füttert, der mit 4 Siliziumdioden aufgebaut ist, z.B. 1N4148. Das ZF-Signal wird nach einer Phasenkorrektur mit R11, L4 und C14 über den Breitband-Trafo L3 eingespeist, die NF liegt an der Mittelanzapfung von L2. Für eine Verbesserung der Trennschörfe folgt das Tiefpassfilter L5, L6,L7, das als elliptisches Filter bei etwa 4kHz scharf abschneidet, siehe Bild:



Diese Filter ist nicht zwingend und kann auch weggelassen oder schaltbar gemacht werden. Durch Verkleinern aller Kondensatoren kann auch die Eckfrequenz etwas geschoben werden. V2B verstärkt die NF auf etwa das übliche Mass.

Gruss HB9

Datei-Anhänge
Schalltplan.pdf Schalltplan.pdf (2x)

Mime-Type: application/pdf, 25 kB

P1020156.jpg P1020156.jpg (1x)

Mime-Type: image/jpeg, 99 kB

Filter.PNG Filter.PNG

Mime-Type: image/png, 10 kB

vor 3 Stunden
HB9 

WGF-Premiumnutzer

vor 3 Stunden
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Synchron-Demodulator

Hallo zusammen,

hier noch ein paar Tipps für den Einbau in ein Röhrenradio.

Als erstes ist es wichtig, dass das Radio einen präzisen Abstimmantrieb hat und frequenzstabil ist, sonst ist der Betrieb mühsam bis unmöglich. Für Kurzwelle ist eine KW-Lupe mehr oder weniger obligatorisch. Sauber gebaute Geräte mit ECH81 oder ECH42 sind normalerweise frequenzstabil, während solche mit einer Oktode (EK...) eher problematisch sind, allenfalls kann die Stabilität bei Problemen verbessert werden, wenn man die Mischröhre nicht regelt.
Bei einem unpräzisen Skalenantrieb hilft allenfalls Reinigen und Schmieren von allen Lagern des Antriebs (Drehko und Umlenkrollen), eventuell Seilspannung etwas erhöhen.

Da die beiden Röhren die Heizspannung mit 600mA zusätzlich belasten, muss der Trafo ausreichend Leistungsreserve haben. Wird der Trafo nach längerem Betrieb im Originalzustand heiss (deutlich über 50°C), dürfte er zu wenig Leistung haben, in diesem Fall braucht es mindestens für die Heizung einen separaten Trafo. Allenfalls können auch überdimensionierte Skalenlampen durch LEDs ersetzt werden. Ein separater Trafo hat noch den Vorteil, dass es weniger Brummprobleme mit der Heizung gibt.
Die Anodenspannung ist mindestens bei Geräten mit UKW kein Problem, da bei AM der UKW-Teil abgeschaltet wird und so Strom frei wird. Bei UKW-Betrieb soll der Synchrondemodulator abgeschaltet werden.

Die ZF wird am besten direkt an der Anode des AM-Demodulators mit einem 47pF-Kondensator angezapft und mit einem kurzen Koaxkabel zum Synchrondemodulator geführt. Die Amplitude an der Kathode von V2A soll etwa 300mV betragen, eventuell den Koppelkondensator anpassen. Eine zu hohe Amplitude gibt Verzerrungen, eine zu kleine reduziert den Fangbereich und ergibt eine zu geringe Lautstärke.
Da durch die Anzapfung der letzte Schwingkreis im ZF-Verstärker verstimmt wird, muss dieser wieder korrekt auf Maximum abgeglichen werden.

Die NF wird über einen Umschalter dem Lautstärke-Poti zugeführt, der NF-Pegel sollte ausreichen, auch wenn er eher etwas kleiner ist als üblich.

Die Anodenspannung muss brummfrei sein, daher falls notwendig mit einem Widerstand von 1k und einem Elko 47uF sieben. Die Spannung spielt keine grosse Rolle, so 150..250V sind ok, auch muss sie nicht stabilisiert sein.

Beim Einbau ist darauf zu achten, dass das Oszillatorsignal keinen Weg in den ZF-Verstärker oder den Antenneneingang findet. Ideal ist ein geschlossenes Metallgehäuse. Dabei auch beachten, dass die Oszillatorspule ein Magnetfeld erzeugt, das von der eventuell vorhandenen Ferritantenne liebend gerne empfangen wird, insbesondere die ersten beiden Oberwellen, die im MW-Empfangsbereich liegen. Hier hilft neben Abschirmung auch eine geschickte Platzierung, insbesondere bei fest eingebauten Ferritantennen. Eisenblech (Büchsenblech) schirmt übrigens besser als nichtmagnetisches Blech. Für eine gute Frequenz-Stabilität ist ein mechanisch stabiler Aufbau zwingend und man sollte den Demodulator nicht in die heisseste Ecke platzieren.

Der Abgleich ist einfach, aber mindestens ein Frequenzmesser ist hilfreich, ein Oszi ebenso. Als Erstes wird geprüft, ob der Oszillator schwingt und sich mit L1A auf die ZF des Empfängers einstellen lässt. Gemessen wird dabei an der Primärwicklung von L2, dort müssen etwa 2Vss anliegen. Danach wird die Brücke mit C5 abgeglichen. Dazu misst man mit dem Oszi die Spannung an R3 und stellt sie mit C5 auf Minimum.
Nach mindestens 10 Minuten Aufwärmzeit wird die Oszillatorfrequenz mit L1A exakt auf die tatsächliche ZF des Empfängers eingestellt, gemessen wird wieder an L2.
Nun wird ein gut zu empfangender Sender eingestellt. Bei korrekter Abstimmung muss ein sauberer Ton vorhanden sein, bei Fehlabstimmung das charakteristische Pfeifen wie beim Geradeausempfänger. Jetzt kann die Oszilllatorfrequenz allenfalls etwas nachgestellt werden, so dass der Oszillator bei korrekter Abstimmung (Abstimmungsanzeige) auch sauber einrastet.

Wenn man NP0- (oder C0G) Kondensatoren verwendet, ist die Frequenz sehr stabil, so dass man nicht nachstimmen muss. Die hässlichen Verzerrungen bei Gleichwellenstörungen sind bei korrekter Abstimmung praktisch nicht mehr vorhanden, nur bei extremen Trägereinbrüchen merkt man etwas davon. Auch ohne Gleichwellenstörungen wird der Klang besser, da die Dioden-Demodulatoren schon bei 70..80% Modulation ordentlich verzerren.

Noch eine Anmerkung zum schwingenden Audion: Im Gegensatz zum nicht schwingenden Audion hat der Schwingkreis beim schwingenden Audion keine Filterfunktion mehr (höchstens Weitab-Selektion) und beeinflusst somit auch die NF nicht. Die NF-Bandbreite wird nur durch den Koppelkondensator am Gitter und die wirksame Kapazität von der Anode nach Masse begrenzt. Somit ändert sich beim Schwingungseinsatz die Funktion des Audions grundsätzlich, die Schaltung wird zum selbstschwingenden Mischer.

Gruss HB9

Zuletzt bearbeitet am 21.05.18 17:51

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