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Von Dietmar Bräuer / BlogTechnikecke

Abgleich des unsymmetrischen Ratiodetektors

Wenn man sich die Wandlerkurve des unsymmetrischen Ratiodetektors betrachtet, entweder am NF-Ausgang oder abgegriffen in der Mitte des Hilfsspannungsteilers, jeweils gegen Masse, dann kommt da nicht so recht Freude auf. Es gehört schon sehr viel Phantasie dazu, hier eine brauchbare Wandlerkurve mit plausiblen Ergebnissen zu erkennen.

 

Im Vergleich zum symmetrischen Ratiodetektor, dessen Abgleich von den Herren Moppert und Schlemm vor Jahren schon grundlegend beschrieben wurde, ist beim Abgleich des unsymmetrischen Ratiodetektors etwas mehr Aufwand erforderlich, will man die bekannte S-Kurve mit belastbaren Werten darstellen.

 

Der Punkt ist, dass beim unsymmetrischen Ratiodetektor, die Nulllinie der Wandlerkurve, nicht auf Nullpotential (Masse) liegt, sondern auf Höhe der halben Summenrichtspannung. Zur Bildung eines virtuellen Bezugspunktes ist der Hilfsspannungsteiler aus 2x220k Ohm Widerständen über der Summenrichtspannung erforderlich.

 

Zur potentialfreien Aufnahme der Kennlinie, kann man auch das Oszilloskop als Differenzverstärker schalten, das führt schon zu brauchbaren Ergebnissen. Viel geschickter ist es aber, sich eine kleine, messtechnische Hilfseinrichtung zu bauen, einen Differenzmesskopf (Siehe dazu den Vorschlag in unserem Beitrag Differenzmesskopf für NF-Anwendungen).

 

Mit Hilfe eines Differenzmesskopfes ist es ebenfalls möglich, das Oszilloskop potentialfrei zwischen die Punkte C und G zu schalten. Das Oszilloskop ist dann das „Nullinstrument“.

 

Um hierbei aussagekräftige Werte zu erhalten, ist es zweckmäßig die Durchlaufgeschwindigkeit soweit zu verringern bis die S-Kurve gleichmäßig, bis zu ihren Umkehrpunkten, nach oben und unten durchschwingt und die Mittenfrequenz genau im Zentrum des Geschehens liegt. Mit einer Durchlaufzeit von einer Sekunde ließen sich bei diesem Messaufbau mit dem Blaupunkt Granada 20300 glaubhafte Werte erzielen. Mit dieser langsamen Durchlaufgeschwindigkeit kommt man den Verhältnissen, wie sie beim statischen Abgleich vorliegen, schon etwas näher. Vergleiche die Summenrichtspannungen in untenstehender Tabelle.

 

Bei den Versuchen ist darauf zu achten, dass die Zentermarke immer im Wobbelzentrum liegt. Die Frequenz der Mittenmarke muss gleich sein, mit der Mittenfrequenz des Wobbelhubs, sonst kommt es zu einem Fehlabgleich des Nulldurchgangs.

 

Im Gegensatz zur Aufnahme der Wandlerkurve, ist die Aufnahme der Durchlasskurve des ZF-Verstärkers nicht so sehr abhängig von der Wobbelgeschwindigkeit. Bei Durchlaufzeiten > 40ms ließen sich bei diesem Gerät recht stabile Ergebnisse erzielen. Aber auch hierbei gilt, so langsam wie möglich zu wobbeln. Die kürzest mögliche Durchlaufzeit für das Wobbelsignal ist dann gefunden, wenn sich die Kurve, in Abhängigkeit von der Durchlaufzeit,  gerade noch nicht verformt. Wenn man nun etwas langsamer wobbelt, als die gerade ermittelte, kürzeste Durchlaufzeit, dürfte man im richtigen Bereich der Wobbelgeschwindigkeit liegen. Andernfalls kommt es auch durch diese Umstände zu einem Fehlabgleich.

 

Bei solch langsamen Abläufen ist es zweckmäßig die Raumbeleuchtung soweit abzudunkeln, bis man mit der gegebenen Nachleuchtdauer des Oszilloskop-Bildschirms, dem Kurvenverlauf gut folgen kann. Mit Hilfe einer Kamera, deren Belichtungszeit auf etwa 4 bis 6 Sekunden eingestellt wird, lässt sich dann der Kurvenverlauf dokumentieren. Belichtungszeit und Helligkeit des Raumes können experimentell ausbalanciert werden.

 

Ein weiteres Problem stellen die Einkopplungspunkte der Wobbelsignale dar.  Hier muss von Fall zu Fall das Optimum gesucht werden. Auch hierzu finden Sie im Bericht von Herrn Moppert und Herrn Schlemm wertvolle Hinweise. Wenn vorliegend, sind auf jeden Fall die Angaben des Konstrukteurs zu beachten. Ein Abschließender Wobbeldurchgang in HF-Lage, also bei Empfangsfrequenz am UKW-Anschluss des Gerätes, schließt mögliche Verfälschungen, die durch Fehlanpassungen beim einspeisen des ZF-Signals entstehen können, aus.

 

Achten Sie bitte sorgsam darauf, dass die Eingangskopplungen für die Y- und X-Kanäle am Oszilloskop auf DC gestellt sind.

 

Auch die „Laborbeleuchtung“ besonders die modernen LED-Lampen und Leuchtstoffröhren mit elektronischen Vorschaltgeräten, können unerwünschte Aussendungen machen. Dadurch können die Ergebnisse verfälscht werden. Nehmen Sie sonst lieber eine gute, alte Glühlampe – dann haben Sie’s auch gleich ein bisschen gemütlich warm.

 

Fazit:

  • Beim unsymmetrischen Ratiodetektor  sind die messtechnischen Verhältnisse anders, was die Darstellung der Wandlerkurve  betrifft, als bei der symmetrischen Ausführung. Eine Differenzmessung bringt hier den gewünschten Erfolg.
  • Der Ratio-Elko war bei allen Messungen abgelötet.
  • Die Durchlaufzeit ist für die Darstellung der Wandlerkurve möglichst langsam zu wählen. Mit Zeiten um 1 Sekunde ließen sich in diesem Fall praxistaugliche Ergebnisse erzielen.
  • Die ZF-Durchlasskurve ließ sich immer mit einer Durchlaufzeit von 40ms sicher aufnehmen.
  • Mit dem gezeigten Messaufbau, konnten an verschiedenen Geräten reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden. Die Ergebnisse konnten im Nachgang durch Einträgermessungen mit Klirranalyse bestätigt werden.

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Darstellung der Wandlerkurve mittels Oszilloskop in Differenzschaltung

Gewobbelt „über alles“ mit -73dBm, Durchlaufzeit 1 Sekunde, etwa 80kHz/cm, ohne Ratio-Elko.

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Eingangssignale Kanäle A, B
 
Die Tastköpfe sind an die Punkte C und G gelegt.

 

Hinweis:
Durch die Verwendung der 10:1 Tastköpfe, sind die tatsächlichen Spannungen in der Schaltung um den Faktor zehn höher, als es die im Bildschirm eingeblendeten Messbereichsangaben vermuten lassen.

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Eingangsignale Kanäle A-B (Kanal B invertiert)

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Eingangssignal Kanäle A-B, zusätzlich ADD gedrückt.
Das Bild zeigt als Resultat die Differenz der beiden Eingangssignale.
Nun kann man die Verstärkung der beiden Oszilloskop-Kanäle hochschalten (beide Kanäle
müssen immer gleiche Verstärkung haben), dadurch vergrößert sich das Signal zwar, es wird aber ein Rauschsaum sichtbar.

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Hier die gleiche Kurve bei empfindlicher eingestellten Eingangskanälen des Oszilloskops.

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Hier die mittels Differenzmesskopf abgenommene Wandlerkurve. Dieses Signal können sie immer auf volle Bildschirmgröße bringen. Ein Aspekt, der für den Messkopf spricht.
 
Und es gibt noch einen, nämlich die Tatsache, dass man nur einen Kanal belegt. Gleichzeitig kann man mit dem zweiten Kanal die Durchlasskurve einblenden.

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Darstellungsmöglichkeiten der ZF-Durchlass- und Wandlerkurve mittels Oszilloskop und Differenzmesskopf

Gewobbelt über alles mit -73dBm, Durchlaufzeit 1 Sekunde, etwa 80kHz/cm, ohne Ratio-Elko (Blaupunkt Granada).

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Durchlasskurve per 10:1 Tastkopf am Ausgang des Ratiodetektors bei A.
Wandlerkurve per 10:1 Tastköpfe zwischen Punkt C und G sowie mit einem Differenzmesskopf,
Durchlaufgeschwindigkeit 1 Sekunde.
 
Siehe auch Abbildung oben: Messaufbau für den Wobbelvorgang eines unsymmetrischen Ratiodetektors

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Wie oben, jedoch mit jeweils größerer Amplitude.

 

Schön zu erkennen ist auch der Zusammenhang zwischen der Lage der Umkehrpunkte der Wandlerkurve und der -3dB-Bandbreite des ZF-Verstärkers.

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Wandlerkennlinie mit Differenzmesskopf

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Hier zum Vergleich noch einmal die Wandlerkennlinie mit einem Oszilloskop in Differenzschaltung.
Bei etwa gleicher Schirmfüllung ist ein Rauschsaum erkennbar.
Die Bilder sprechen für sich.

Zur Kontrolle des erfolgreichen Wobbelabgleichs, wurde mit Hilfe eines modulierten Einzelträgers, bei verschiedenen Pegeln der Hub soweit erhöht, bis Empfangsseitig ein Oberwellenanteil des NF-Signals von >0,3% erreicht wurde. Beim Erreichen des maximal möglichen Hubs stiegen die Klirrwerte, bezogen auf den jeweiligen Eingangspegel, sprunghaft an. Gleichzeitig wurde das symmetrische Verhalten des NF-Signals beobachtet. Die dabei ermittelten Werte geben Aufschluss über die ZF-Bandbreite und über die Symmetrie der Durchlass- sowie Wandlerkurve des Empfängers, in Abhängigkeit vom Empfangspegel. Die Bandbreite kann auch über die Umkehrpunkte der Wandlerkurve ermittelt werden.

Tabelle

 

Zur vervollständigung des Berichts hier noch die Spektren des CW-Messenders und des Wobblers. Besonders die Aufnahme des Frequenzmodulierten Trägers lässt erkennen, wie das Spektrum des Senders, der ZF-Durchlasskurve auf der Empfangsseite entspricht.

 

Spektrum des unmodulierten Trägers 94,12 MHz

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Spektrum des mit 1kHz Frequenzmodulierten Trägers, Hub 75kHz. Die Bandbreite entspricht etwa der rechnerischen Bandbreite 2 x fHub + 2 x fNf.

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Spektrum des Wobbler-Ausgangssignals 94,12MHz, Hub 800kHz

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Wenn Sie nun die hier vorgestellten Vorgehensweisen zum Abgleich des unsymmetrischen Ratiodetektors mangels Messapparaturen nicht nachvollziehen können, dann ist das kein Grund zu resignieren. Ein ordentlicher statischer Abgleich, mit einfachen Mitteln, aber mit entsprechender Erfahrung, ist weit mehr, als die „halbe Miete“ und allemal besser, als ein verunglückter Wobbelabgleich. Schließlich wollen wir ja keine Wobbelkurven hören, sondern Wort- und Musikbeiträge – und das möglichst klar und deutlich. Bleibt zu hoffen, dass wir Radio Freunde auch noch über das Jahr 2025 hinaus, unsere Lieblingssendungen im UKW-Band empfangen und den anheimelnden Klang unserer schönen Geräte noch lange genießen können.

 

Ergänzungen, Anregungen und Erläuterungen, besonders von unseren geschätzten Seniorspezialisten, sind immer gerne willkommen, können sie doch, mit ihren umfangreichen Erfahrungen, immer zum Verständnis der Problematik beitragen.

 

Ihr Dietmar Bräuer