DARC-Standardgerät
Nr.5
Amateurbandempfänger RX 57
Ein Bericht vom Technischen Referat des DARC
Von Georg Paffrath, DL6EG (DL-QTC 11/1957)
Nachstehend bringen wir die lang erwartete ausführliche Besprechung des
vom Technischen Referat entwickelten KW-Bandempfängers RX 57. Das Gerät
entstand auf Anregung vieler OMs, die darum baten, die Entwicklung von
Mess- und Prüfgeraten zunächst zurückzustellen, weil der dringend
benötigte Spezialempfänger Vorrang verdient.
Bei der Planung des Gerätes war zunächst zu entscheiden, welche
mechanische und elektrische Ausstattung zu wählen ist. Letzten Endes ist
das eine reine Frage des Herstellungspreises. Viel schwerwiegender sind
die Probleme zulösen, die von den heutigen schwierigen
Empfangsverhältnissen gestellt werden. So schälte sich im wesentlichen
die Aufgabenstellung heraus, für einen bestimmten Preis ein Maximum an
technischen Wünschen zu erfüllen.
Warum kein Doppelsuperhet?
Die Wahl fiel auf eine Schaltung mit Einfach-Überlagerung. An dieser
Stelle muss zunächst der weit verbreiteten aber falschen Meinung
begegnet werden, dass ein Doppelsuperhet vorteilhafter sei. Das
Gegenteil trifft zu, denn ein Doppelsuper bildet stets eine
Kompromisslösung. Um mit erträglichem Aufwand in der Eingangsschaltung
eine ausreichende Spiegelfrequenz-Sicherheit zu erzielen, braucht man
bekanntlich eine hohe Zwischenfrequenz. Mit steigender Zf wachsen aber
auch die Schwierigkeiten, eine ausreichende Weitabselektion zu erzielen.
Gelingt das trotzdem, dann kann z. B. der kritische zweite Überlagerer
entfallen. Man kann diesen zwar mit Hilfe eines Quarzes genügend
frequenzkonstant bauen, aber unter Umständen erzeugen die
Oszillator-Oberwellen die gefürchteten „Phantomsignale", sofern sie
nämlich in einen Empfangskanal fallen. Das lässt sich zwar vermeiden,
wenn man den zweiten Überlagerer „wasserdicht“ wie einen Messsender
abschirmt, aber der Kenner weiß, dass eine solche Konstruktion sehr
kostspielig ist.
Gegen diese Überlegungen lässt sich einwenden, dass man für einen reinen
Amateur-Bandempfänger erste und zweite Zf so wählen kann, dass keine
Oberwellen der zweiten Oszillatorfrequenz in ein Amateurband fallen. Es
wurde aber dem Technischen Referat zur Auflage gemacht, das Gerät so
auszulegen, dass es auch für beliebige andere Empfangsfrequenzen
verwendbar sein muss. Das ist auch der Grund dafür, weshalb ein
Vierfach-Drehkondensator mit der verhältnismäßig großen Endkapazität von
100 pF zum Einbau gelangte. Bei Licht betrachtet lag also das
Entwicklungs-Schwergewicht beim Zf-Verstärker, auf den später besonders
ausführlich eingegangen wird.
Wie das Schaltbild zeigt, gliedert sich der RX 57 in nachgenannte
Baugruppen:
· Hf-Teil mit Mischstufe und Oszillator
· 100-kHz-Quarz-Eichpunktgeber
· Zf-Teil mit Bandbreitenregelung
· Skalenkorrektor
· Störaustaster
· Stromversorgung
· Zweistufiger Nf-Teil mit Selektor
· S-Meter-Anzeigeteil
· Telegrafie-Überlagerer (BFO) mit Zf-Absorber
Der Hf-Teil enthält die Vorstufe mit der EF 89, die zugehörigen
drei Vorkreise sowie die Mischstufe und den Oszillator ECH 81. Dem
ersten Vorkreis (Antennenkreis) folgen hinter der Eingangsröhre der
zweite und dritte in Bandfilterkopplung. Die Kreisgüten betragen im 10-,
15- und 20-m-Band rund 150, im 40- und 80-m-Band etwa 100. Mit diesen
Gütewerten und der gewählten Zf von 1,6 MHz ergeben sich
Spiegelfrequenzdämpfungen von rund 80 dB bei 10 m. Dieser Wert steigt
bei den „längeren“ Bändern und erreicht bei 80 m mehr als 105 dB. Die
Antennenanpassung wurde auf 60Ω festgelegt.
Die Vorkreise sind so bemessen, dass sich für alle Bänder der gleiche
Kreiswiderstand (15 kΩ) ergibt, damit die Verstärkung ebenfalls gleich
bleibt und damit die S-Meter-Werte in allen Bändern Übereinstimmen. Der
äquivalente Rauschwiderstand der EF 89 liegt bei 4kΩ. Der
Kreiswiderstand ist etwa viermal so groß, er kennzeichnet im
wesentlichen den Rauschabstand. Die Maximalverstärkung der ersten Stufe
beträgt unter Berücksichtigung der Bandfilter-Dämpfung rund 25. Unter
Einrechnung der im Antennenkreis erzielten Aufwärtstransformation 1:5
ist am Gitter der Mischröhre mit einer Verstärkungsziffer von rund 100
zu rechnen. Dieser Wert kann mit Hilfe des Drehknopfes „Hf-Verstärkung“
(=Katodenregler der EF 89) unabhängig von der Schwundregelung um max.
40:1 heruntergeregelt werden. Auf diese Weise lässt sich auch
Kreuzmodulation unterdrücken, die von sehr starken Nachbarträgern
hervorgerufen wird. Im übrigen sind die Betriebsdaten der ECH 81 so
festgelegt, dass sie auf dem günstigsten Punkt der Kreuzmodulationskurve
arbeitet. Aus Gründen der Oszillatorstabilität (Rückwirkungen) wird die
Mischstufe nicht geregelt.
Der Oszillator arbeitet in normaler Meißner-Schaltung und mit
stabilisierter Anodenspannung. Bei der Wahl der Temperaturkoeffizienten
der Kreiskapazitäten wurde auf möglichst geringe Frequenzdrift geachtet,
und aus diesem Grund gelangen bei den Spulen die günstigen UKW-Kerne zur
Verwendung. Die noch verbleibende Drift beträgt zwischen den
Betriebszuständen „kalt“ und „warm“ rund 2 kHz im 80-m-Band und etwa 25
kHz im 10-m-Band. Bei der starken Skalendehnung sind diese Werte noch
feststellbar. Gewiss lässt sich ein noch besserer Temperaturausgleich
erzielen, aber zu diesem Zweck müsste jedes Gerät in der Fabrikation
speziell behandelt werden. Das würde aber zu einer sehr merklichen
Verteuerung führen. Trotzdem kann mit Hilfe des Eichpunkgebers und des
Skalenkorrektors auch in der Erwärmungsperiode eine genaue
Frequenzablesung erfolgen. Wie das zu machen ist, wird noch näher
erläutert werden.
Der Zf-Verstärker bildete den Kernpunkt der Entwicklung. Es ging
darum, für die relativ hohe Zf von 1,6 MHz, die zur Vermeidung einer
Doppelsuper-Schaltung gewählt werden musste, eine ausreichende
Trennschärfe zu sichern. Diese Forderung lässt sich nur mit ganz
vorzüglichen Kreisen erfüllen. Insbesondere mussten hervorragende Spulen
gefunden werden. Es würde an dieser Stelle zu weit führen, wollte man
alle die aufgewandte Versuchs- und Rechenarbeit schildern, die
schließlich zur Konstruktion der benutzten Toroid-(=Ringkern-)spulen
führte, die mit einer einzigen Lage Hf-Litze 120 x 0,05 bewickelt sind
und kaum ein Streufeld aufweisen. Die Spulengüte erreicht den
beachtlichen Wert 400 und die Kreisgüte liegt mit den verwendeten
Styroflexkondensatoren bei 350.
Die ersten drei Stufen des 5stufigen Zf-Verstärkers tragen nur sehr
wenig zur Verrstärkung bei; sie werden als „Q-Multipier“ betrieben. Drei
von den insgesamt sieben Zf-Kreisen werden gemeinsam entdämpft, und zwar
über die Triodenteile der Zf-Röhren ECH 81. Die Heptodensysteme arbeiten
nur als Trennstufen und die Entdämpfungsregelung erfolgt mit dem
Drehknopf „Bandbreite“.
Die Kreisverteilung sieht folgendermaßen aus: Vom Mischstufen-Ausgang
bis zum Zf-Eingang sind zunächst zwei Kreise in Bandfilterkopplung
anzutreffen. Dann folgen die drei QM (=Q-Multipier)-Kreise und
schließlich der sechste und siebente Kreis über die beiden Zf-Endröhren
EF 89. Mit dem Kreisgütewert von 350 erhält man zunächst eine
3-dB-Bandbreite von rund 4,5 kHz je Kreis. Die Gesamtkurve des
Zf-Verstärkers zeigt eine Bandbreite von rund 5 kHz. Diese Angaben
beziehen sich auf Reglerstellung „breit“ (= rechter Drehknopf-Anschlag),
bei der die QM-Kreise nicht entdämpft sind. Die Flankensteilheit aller
sieben Kreise beträgt dabei rund 30 dB/kHz. Die drei QM-Kreise sind in
der Frequenz etwas gegeneinander versetzt, damit bis zu einer Bandbreite
von 2 kHz ein brauchbarer „flat top“ erhalten bleibt. In der
2-kHz-Stellung ist die Flankensteilheit bereits auf 38 dB/kHz
angestiegen.
Von dieser Einstellung ab bis zum linken Endanschlag (= Stellung
„schmal") liegt der Bandbreitenbereich für Telegrafieempfang, in dem
sicherer Einzeichenbetrieb gewährleistet ist. Wie schon angedeutet, ist
die QM-StufenVerstärkung sehr klein gehalten worden, sie erreicht nur
den Wert 3. Der Grund für diese Maßnahme dürfte bekannt sein: steile
Keise, ganz gleich ob ihre Steilheit durch Quarze oder Entdämpfung
erzielt wird, neigen zum „Klingeln“ (lange Ein- und Ausschwingzeiten
beim Anstoßen durch Störimpulse). Um diese Erscheinung zu unterdrücken,
ordnet man diese Organe dort im Verstärkungsweg an, wo noch kleine
Amplituden wirksam sind, also nahe am Verstärkereingang.
Charakteristisch sind ferner die ungewöhnlich hohen Zf Kreiskapazitäten
von 1000 pF. Sie halten den Einfluss der veränderlichen dynamischen
Röhrenkapazitäten beim Entdämpfungsvorgang so klein, dass weder
Frequenzverwerfungen noch Kurvenverformungen eintreten können.
Die beiden letzten Zf-Stufen arbeiten mit einer normalen
Stufenverstärkung von rund 100 und können in Stellung „Hand" des
ALR-Umschalters in ihrer Verstärkung getrennt geregelt werden.
Zur Demodulations- und Regelspannungs-Erzeugung dienen zwei
Kristalldioden. Die Regelspannung wirkt rückwärts auf die erste Hf-Röhre
und die beiden Zf-Röhren sowie in Vorwärtsregelung auf die erste
Nf-Röhre. Regelspannungshöhe und Röhrenarbeitspunkte sind in den
geregelten Stufen so aufeinander abgestimmt, dass eine harmonische
Regelung erfolgt.
Der im Zf-Verstärker getriebene Aufwand mag groß erscheinen. Es lässt
sich aber beweisen, dass jede andere konstruktive Lösung, auch der Weg
über die Doppelüberlagerung mit und ohne Quarzfilter, erheblich teurer
geworden wäre. Die Trennschärfeeigenschaften liegen zwischen denen von
Geräten mit ein- und zweistufigen Quarzfiltern. Praktische Versuche
ergaben, daß die Werte eines Doppelquarzfilters (z. B. Köln oder MWE-c)
fast erreicht werden.
Der Telegrafieüberlagerer (BFO) ist ganz unkonventionell am
Eingang des Zf-Verstärkers angebracht. Der Hauptgrund für diese
Schaltungsart ist, dass an dieser Stelle kleiner Signalspannungen eine
besonders gute Anpassung an das Empfangssignal gelingt und z. B. kein
„Ausblasen“ desselben zu befürchten ist. Am Zf-Verstärker-Ausgang müssen
u. U. Spannungen in der Größenordnung von 10 V verdaut werden, was
bedeutend schwieriger ist. Die ungewohnte BFO-Anordnung hat aber noch
einen zweiten Grund: In Stellung „Fone“ des CW/Fone-Umschalters kann der
BFO auch als „Absorber“ betrieben werden, er arbeitet dann wie ein
Q-Multiplier in Stellung „Löschen“. Je nach Stellung des Reglers
„Amplitude“ kann man dann auf einem beliebigen Seitenband ein mehr oder
minder breites Spektrum unterdrücken. Ein Störträger lässt sich dabei z.
B. bis zu einem Abstand von 800 kHz bis über 20 dB schwächen. Das gilt
zwar nur für e i n Seitenband, aber häufig bringt das schon eine
merkliche Empfangsverbesserung, und manches QSO kann auf diese Weise
gerettet werden. Die Bedienung der beiden Regler „Amplitude" und
„Frequenz" erfolgt wechselseitig und erfordert anfangs einige Übung,
aber die kleine Mühe lohnt sich. Deshalb sei zum besseren Verständnis
kurz die Anordnung etwas näher erläutert:
Die Kopplung zwischen erstem und zweitem Zf-Kreis (Bandfilter) erfolgt
über ein Coaxkabel, in das eine Koppelspule zum BFO-Kreis eingefügt ist.
Diese Koppelspule wird in CW-Stellung abgeschaltet, so dass das
BFO-Signal rein kapazitiv übertragen wird und mit Hilfe des Reglers
„Amplitude" an jedes CW-Signal angepasst werden kann. Die gewünschte
Tonhöhe stellt man, mit dem Regler „Frequenz" ein.
In Telefoniestellung („Fone") ist dagegen die Koppelspule wirksam, sie
verhält sich wie ein Reihenwiderstand in der Coaxleitung, der im nicht
entdämpften Zustand (Amplitudenregler am linken Anschlag) sehr klein
ist. Die Empfangssignal-Dämpfung macht dabei nur etwa 1/4 S-Stufe aus.
Man kann betriebssicher bis zum Faktor 1 :20 entdämpfen. Dabei steigt
der Spulen-Reihenwiderstand an, und im gleichen Maß wird das Signal in
einer Bandbreite geschwächt, die der entdämpfte BFO-Kreis bestimmt.
Der Störaustaster arbeitet nach der
Bill-Scherer-Limiter-Schaltung. Diese Anordnung erwies sich nach vielen
Vergleichen als die günstigste im Bezug auf Aufwand und Wirksamkeit. Sie
hat zusätzlich den Vorzug, eine fast echte Stummabstimmung zu
gewährleisten. Das ist insbesondere für die kürzeren Bänder eine
angenehme Beigabe, z. B. auch für das 2-m-Band, wenn der RX 57 als Q
5-er mit Converter betrieben wird. Man kann dabei den
Limiter-Schwellwert so einstellen, dass ein gerade über dem Rauschen
liegendes Signal den Empfänger spontan öffnet.
Man sollte aber auch an diesen Limiter keine übertriebenen Hoffnungen
knüpfen, denn es treten häufig Störstärke-Verhältnisse auf, in denen
auch diese Schaltung nicht mehr helfen kann. Es soll heute verbesserte
und wirksamere Austaster geben, aber der erforderliche Aufwand
übersteigt unsere preislichen Möglichkeiten.
Der Nf-Teil ist zweistufig ausgeführt (EF 89, EL 84), um auf eine
hohe Verstärkungsziffer zu gelangen. Bei Empfangsversuchen konnte
nämlich immer wieder festgestellt werden, dass es bei hohem Störniveau
von Vorteil ist, mit möglichst geringer Hf- und Zf-, aber mit hoher
Nf-Verstärkung zu arbeiten, insbesondere bei CW-Empfang.
Vom Störaustaster gelangt das Signal direkt über den Lautstärkeregler
und einen Entkopplungswiderstand zum Gitter der EF 89. Der
Entkopplungswiderstand ist erforderlich, weil dem Gitter außerdem noch
ein Teil der Ausgangsspannung zugeführt wird. Der Nf-Teil kann nämlich
genau wie ein „Select-o-ject“ in Durchlassrichtung, benutzt werden,
wobei Frequenzen im Hörbereich bis zu 20 dB Anhebung erfahren. Diese
Betriebsart ist vornehmlich für Telegrafieempfang bestimmt, und zum
Einstellen dienen die im NfSelektor-Feld auf der Frontplatte
angebrachten Regler mit den Bezeichnungen „Amplitude“ und „Frequenz“.
Ohne zusätzlichen Röhrenaufwand arbeitet die Anordnung folgendermaßen:
Ein Teil der Ausgangsspannung gelangt von der 5-Ω-Wicklung des
Übertragers über eine Wien'sche Brücke (Bandpass) zum Verstärkereingang
zurück. Der Bandpass bestimmt die Frequenz und der Amplitudenregler die
Anhebung. Stellt man beispielsweise bei CW-Empfang einen 1000-Hz-Ton
ein, so hat man die Nf-Selektor-Knöpfe solange wechselseitig zu
bedienen, bis der Ton in der gewünschten Stärke angehoben ist. In
Nullstellung des Amplitudenreglers ist der Normalfrequenzgang des
Nf-Verstärkers völlig unverändert. Man kann aber auch bis zum
Schwingungseinsatz regeln, den Nf-Teil als Tongenerator benutzen und das
erzeugte Signal für Messzwecke z. B. auf den Sender geben.
Der Nf-Selektor ist außerdem für Telefonieempfang wertvoll, etwa
um zu geringe Höhen in der Modulation der Gegenstelle anzuheben oder um
das Klangbild aufzuhellen, wenn bei sehr ungünstigen Störverhältnissen
mit geringer Bandbreite gearbeitet werden muss.
Der Eichpunktgeber besitzt eine Grundfrequenz von 100 kHz und
sein Quarzoszillator ist so ausgelegt, dass eine gute Oberwellenausbeute
entsteht. Das Signal wird direkt auf die Hf-Stufe gegeben und die
Einrichtung kann mit Hilfe eines Zug-Druckschalters am Bandbreitenregler
ein- und ausgeschaltet werden. Die Oberwellenanzeige erfolgt am S-Meter
oder durch BFO-Überlagerung. Da der Quarz mit einer Genauigkeit von 1
bis 3 Hz geliefert ward, erübrigt sich ein Stationsfrequenzmesser. Man
ist außerdem in der Lage, durch Temperaturdrift oder Alterung
hervorgerufene Skalenverwerfungen einwandfrei festzustellen.
Der Skalenkorrektor arbeitet rein elektronisch. Er erlaubt ein
„Nachziehen" des Oszillators um einen Betrag, mit dem auch grobe
Driftablagen zu korrigieren sind. Solche Einrichtungen findet man sonst
nur in teuren Auslandsempfängern. Der zugehörige Bedienungsknopf ist
unterhalb des S-Meters angebracht. Er trägt eine Einstellmarke für den
völlig erwärmten Zustand des Gerätes. Diese Einstellmöglichkeit erweist
sich als sehr wertvoll. In den ersten fünf Minuten nach dem Einschalten
„läuft“ jede Empfängereichung um einen größeren Betrag. Von da ab
verlangsamt sich die Drift bis zur endgültigen Erwärmung, die je nach
der Größe des Gerätes erst nach mehr als einer Stunde erreicht sein
kann. In diesem Zeitraum lässt sich aber die Skaleneichung des RX 57
jederzeit auf eine Eichmarke ziehen, ahne dass dadurch der Skalenverlauf
verändert wird. In der Fabrikation wird übrigen die Skaleneichung im
erwärmten Zustand durchgeführt, und zwar für jede Gerät gesondert. Die
Skalen sind also nicht gedruckt, sondern individuell gezeichnet, wie bei
teuren Labor-Messgeräten.
Das S-Meter zeigt den Anodenstrom der geregelten Nf-Vorstufe an
und liegt in Brückenschaltung im Schirmgitterzweig dieser Röhre. Diese
Stufe wurde gewählt, weil sie keiner zusätzlichen Beeinflussung
unterliegt, wie z. B. die übrigen geregelten Röhren. Der
Brücken-Trimmregler befindet sie unterhalb des Chassis, weil ein
Nachstellen nur selten, etwa beim Röhrenwechsel, erforderlich wird. Dem
Wert S 9 entsprechen 100 μV Eingangsspannung, der Endausschlag ist mit 9
+ 40 dB festgelegt und eine S-Stufe entspricht dem Spannungsverhältnis 1
: 2. Die Skala ist zwischen S 2 und S 9 in ganze S-Stufen, über S 9 in
Marken zu je 10 dB unterteilt.
Die S-Meter-Anzeige ist nun noch von zwei Faktoren abhängig, nämlich von
der Einstellung des Hf-Reglers der ersten Röhre und von der des
Bandbreitenreglers. Damit die Eichung stimmt, müssen beim Ablesen der
Hf-Regler am rechten Anschlag und der Bandbreitenregler auf einer zu
diesem Zweck angebrachten Marke stehen.
Mit Hilfe des S-Meters und des Eichpunktgebers kann man übrigens auf
einfache Weise jederzeit die Empfindlichkeit des Empfängers
kontrollieren, indem man sich die S-Meter-Ausschläge merkt, die bei
eingeschaltetem Eichpunktgeber in den einzelnen Bereichen abgelesen
werden. Dieses Verfahren ist sehr zuverlässig, denn da der
Eichpunktgeber stets nur kurzzeitig betrieben wird, altert er kaum,
seine Werte bleiben auf sehr lange Zeit konstant und sie können mit
guter Annäherung als „Vergleichnormal“ gelten.
Die Stromversorgung ist reichlich bemessen. Netztransformator und
Gleichrichter wurden so dimensioniert, dass sie auch noch einen
2-m-Converter mitversorgen können, für den auf dem Chassis
entsprechender Platz freigelassen wurde. Zum Vermeiden von Trägerbrummen
sind die Gleichrichter-Anoden und der Netzeingang kapazitiv nach Masse
überbrückt.
Ausführung und Aufbau. Das Äußere des in ein Breitensteingehäuse
eingebauten und mit vernickelten Griffen versehenen Gerätes ist aus den
veröffentlichten Inserate-Fotos bekannt. Erwähnung verdient vielleicht
noch, dass vom Sende/Empfangsumschalter zwei Leitungen zu einer
Steckvorrichtung an der Geräterückseite führen, die zum Steuern
entsprechender Relais im Sender vorgesehen ist. In Stellung „Senden"
wird die Hf-Vorstufe abgeschaltet, um ein sicheres Einpfeifen mit dem
BFO zu gewährleisten.
Ein Nachbau des RX 57 dürfte kaum in Frage kommen, weil einer
Einzelperson in der Regel die erforderlichen Messmittel fehlen.
Gelegentlich wurde der Wunsch geäußert, die Frequenzbereiche auch für
US-Verhältnisse zu erweitern, aber der weitaus größte Teil der
Interessenten verlangt das nicht. Das ist sehr vernünftig, denn durch
die Erweiterung ginge ein beträchtlicher Teil des Skalenweges und damit
die genaue Ablesbarkeit verloren. Trotzdem lassen sich derartige
Sonderwünsche gegen einen Aufpreis erfüllen. Auch der frei gelassene
Bereich des Spulenrevolvers kann auf Wunsch zusätzlich bestückt werden,
allerdings infolge der vorgegebenen Kapazitätsvariation des
Drehkondensators nur mit einem Frequenzintervall 1 : 2 und gleichfalls
gegen Aufpreis.
Obgleich in dieser Gerätebeschreibung die Bedienung gleich miterklärt
wurde, liegt jedem ausgelieferten Empfänger eine genaue
Bedienungsanleitung bei. Es versteht sich von selbst, dass die vielen
Einstellmöglichkeiten ein Vertrautsein mit dem Gerät verlangen, wenn man
das Letzte aus ihm herausholen will. Wer sich einige Stunden in Ruhe
damit befasst, wird die aufgewandte Mühe nicht bereuen und im
praktischen Betrieb seinen Nutzen daraus ziehen.
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