Detektorbau (II): Drehkondensator

Der Schwingkreis, an den später die Gleichrichterdiode angeschlossen wird, ist das zentrale Element des Detektorempfängers. Seinem Aufbau muss besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, denn er muss so verlustarm wie möglich aufgebaut werden, um höchste Güte zu erreichen. Die Güte Q ist ausschlaggebend für die Bandbreite b (b = 1/Q x f) und für die Höhe der Resonanzspannung, die an der Diode zur Verfügung steht. Deshalb sollte man bei den beiden Bauelementen des Schwingkreises, der Spule und dem Drehkondensator auf höchste Qualität des Materials und der Ausführung achten.

Die amerikanischen Detektorbauer haben einen speziellen Ausdruck für den besten Drehkondensator eingeführt: Holy Grail, also Heiliger Gral. Zwischen ihm und gerade noch geeigneten Modellen gibt es eine breite Palette von Modellen mit unterschiedlicher Eignung. Für den Hauptschwingkreis ist das Beste gerade gut genug. Bei zweikreisigen Modellen werden, wenn man nicht zwei gleich gute Drehkos besitzt, Kompromisse eher im vorgeschalteten Antennenkreis eingegangen.

Ein Prachtexemplar: versilberte Lamellen, keramische Isolierung
und eine kugelgelagerte dicke Achse versprechen hevorragende
mechanische und hochfrequenzmäßige Eignung. -- Foto: DB4IW

In der Seitenansicht erkennt man, dass auch die Drehachse aus
HF-Keramik besteht. Je nach Auslegung des Schwingkreises
kann man auch zwei oder drei Segmente des Dreifach-Drehkos
parallel schalten. Die Spule muss man dann passend wickeln.
Foto: DB4IW

Auf jeden Fall sollten die verwendeten Drehkos Luftisolation zwischen den Plattenpaketen aufweisen. Übliche Rundfunkdrehkos sind nicht erste Wahl, jedoch nicht völlig ungeeignet. Wenn man den Holy Grail mit versilberten Plattenpaketen und keramischer Isolierung besitzt, kann man sich entspannt zurücklehnen. Silber ist der beste Leiter, und weil die HF-Ströme nur an der Oberfläche bewegen und kaum ins Material eindringen, reicht eine gute Versilberung allemal. Zweitbestes Plattenmaterial ist Aluminium, das man in den meisten Luftdrehkos findet. Aluminium ist ebenfalls ein sehr guter Leiter, nicht allzu weit hinter dem Silber.

Aus den Anfängen des Rundfunks kennt man wunderschöne Drehkondensatoren mit Messingplatten und verchromten Rahmen, die man am liebsten gar nicht in dunklen Gehäusen verstecken möchte, weil ihnen die Schönheit eines Oldtimers innewohnt, in dem gutes und ästhetisches Handwerk steckt. Für Detektorempfänger sind sie aber weniger gut geeignet. Zum einen ist Messing nicht das allerbeste Material für HF-Anwendungen, zum anderen entsprechen die Isoliermaterialien nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. Solche Drehkos verwendet man am besten in Röhren- oder Transistorschaltungen, wo man nicht mit jedem Picowatt Antennenenergie geizen muss, weil man die Güte des Schwingkreises leicht durch Energiezufuhr per Rückkopplung erhöhen kann.

Ein sehr schöner Einfach-Drehkondensator, den man wegen seiner
Lamellen aus Messing aber eher in einer Audion-Schaltung als in
einem Detektorradio verwenden wird. -- Foto: DB4IW

 Die HF-Eigenschaften von Isoliermaterial sind beim Detektorbau ein großes Thema, dazu eines, das sich viele noch nie bewusst gemacht haben. Das gilt aber nicht nur für die Isolierung zwischen den Plattenpaketen des Drehkos, sondern ebenso für Spulenkörper. Ein entscheidender Wert ist der dielektrische Verlustfaktor tan δ (nicht zu verwechseln mit der Dielektrizitätszahl) bei 1 MHz, auf den ich später noch einmal zurückkomme.

Ebenso wichtig ist aber auch die mechanische und thermische Stabilität. Deshalb sind für HF-Anwendungen hergestellte keramische Stoffe besonders gut geeignet. Schließlich will man ja, dass beim Drehen am Abstimmungsknopf an derselben Stelle immer wieder dieselbe Kapazität erreicht wird und dass sich der Schwingkreis nicht bei jedem Grad Änderung der Umgebungstemperatur gleich verstimmt. Aber bei Hochfrequenzanwendungen sind auch nicht alle keramischen Stoffe geeignet, sondern für diesen Zweck vom Hersteller optimal zusammengemischte. Porzellan oder Glas sind weniger geeignet. Von den natürlich vorkommenden Stoffen hat Glimmer die besten Eigenschaften, es findet sind in manchen Abgleichkondensatoren (Trimmer).

Ein anderer wichtiger Aspekt bei Drehkondensatoren ist der Plattenschnitt. In die Thomsonsche Schwingkreisformel geht der Kapazitätswert in der Quadratwurzel ein. Das bedeutet, dass sich bei einer Änderung der Kapazität um den Faktor 4 die Frequenz nur um den Faktor 2 geändert wird. Für unseren Detektorempfänger eignet sich deshalb ein halbkreisförmiger Plattenschnitt weniger, weil die Kapazität sich linear mit dem Drehwinkel ändert und dann im oberen Mittelwellenbereich die Stationen beim Abstimmen allzu eng aufeinander sitzen, was die Abstimmung enorm erschwert.

Zum Glück gibt es auch verschiedene logarithmische Plattenschnitte. Am besten wäre der Plattenschnitt, der eine frequenzlineare Skala ermöglicht, auf der dann 530 und 540 kHz genauso weit voneinander entfernt sind wie 1600 und 1610 kHz. Leider findet man diesen fast nur bei den alten Messing-Chrom-Exemplaren, die für Detektorschaltungen aus anderen Gründen weniger geeignet sind. Ein anderer, etwas „runderer“ logarithmischer Plattenschnitt für wellenlineare Skalen stellt aber einen brauchbaren Kompromiss dar.

Einen guten Einblick in die Welt der Drehkondensatoren – oder besser: der variablen Kondensatoren, denn nicht alle drehen sich – geben diese Webseiten:

https://de.wikipedia.org/wiki/Variabler_Kondensator

http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Drehko/Drehko.htm

Um wirklich gute Drehkondensatoren zu finden, braucht man heute schon einige Geduld. Immer wieder einmal taucht ein Exemplar auf einer Auktionsplattform auf, und manchmal kann man dann sogar richtige Schnäppchen machen. Wer Kontakte zur weltweiten Gemeinde der Detektorbauer pflegt, dem wird manchmal aber auch im Kreis der Hobbyfreunde geholfen. Dass aber jemand, der etwas von der Sache versteht, seinen Holy Grail für kleines Geld herausrücken würde, darauf wird man wohl vergeblich hoffen.

Detektorradios basteln (I)

Wer sich für einen Einstieg in die Hochfrequenztechnik interessiert, kann sehr viel lernen, wenn er sich mit dem Bau von Detektorradios beschäftigt. Sinnvollerweise beginnt man mit Mittel- oder Langwelle, da hier die Verhältnisse für das durchschnittliche Bastlerniveau am einfachsten zu beherrschen sind. Die Faszination, ferne Rundfunksender mit einem Radio ohne eigene Stromquelle empfangen zu können, hat seit den Anfängen vor 90 Jahren nicht nachgelassen.

Leider hat aber in den letzten Jahren die Zahl der Mittelwellensender in Europa, gerade auch in Deutschland, stark abgenommen. Doch mit einer guten Drahtantenne kann man während der Dämmerung und Dunkelheit in Europa immer noch genug Sender empfangen, um schöne Erfolgserlebnisse zu haben — wenn man seinen Empfänger optimiert. Dieses Unterfangen in nicht trivial und eben sehr lehrreich. 

Es gibt im Internet eine Menge exzellenter Ressourcen für ambitionierte Detektorbauer. Die wichtigsten davon will ich heute vorstellen. 

Die bekannteste Webseite weltweit unterhält mein Freund Dave Schmarder, N2DS, in Beaver Dams/New York. Er hat nicht weniger als 78 hochwertige Detektorempfänger gebaut, Röhrenradios nicht mitgezählt, und im Internet vorgestellt. Daneben gibt es praktische Hinweisen für die richtige Dimensionierung von Projekten und viele Tipps: http://makearadio.com/

Einige dieser Seiten sind in andere Sprachen übersetzt worden, darunter auch Deutsch. Weil sie im Menü nicht ganz leicht zu finden sind, hier der Link: http://makearadio.com/translations.php

Ergänzt wird die Webseite durch Daves gut besuchtes Forum, in dem sich eine Menge allzeit hilfsbereiter Spezialisten tummeln und in dem es auch ein deutschsprachiges Unterforum gibt: http://theradioboard.com/rb/

Daves Seite steht die von Rainer Steinführ in Berlin in nichts nach, auch wenn die Schwerpunkte ein bisschen anders liegen und zum Beispiel historische kommerzielle Empfänger einschließen. Aber auch Rainers praktische Hinweise und Anleitungen sind immer lesenswert:

http://www.welt-der-alten-radios.de/detektor-6.html

Auch Rainer betreibt ein Forum, das eine eigene Rubrik für Detektorradios enthält: http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/

Eine weitere hervorragende Seite hält Dick Kleijer in den Niederlanden bereit. Seine Rubrik „Technical Information“ glänzt mit einer Reihe sehr interessanter Experimente und Messungen. Dick betreibt auf seiner Seite auch einen kleinen Shop mit mittlerweile leicht ausgedünntem Angebot oft schwer zu findender Bauteile. http://www.crystal-radio.eu/

Jogis Röhrenbude von Joachim Gittel ist eine Seite, die sich, wie schon der Name vermuten lässt, vornehmlich mit Röhrengeräten befasst, die aber auch eine Detektorabteilung unterhält. http://jogis-roehrenbude.de/

Hier noch ein paar weitere lohnende Links, die ebenfalls praxisorientiert sind:

http://www.qsl.net/dk3wi/detektor.html

http://www.midnightscience.com/

http://www.crystalradio.net/

http://www.crystalradio.us/index.htm

Wer sich an den Selbstbau wagen will, sollte ein paar Dinge im Auge behalten. Auf den durchweg guten amerikanischen Seiten werden hier und dort sehr einfache Bausätze angeboten. Damit es keine Enttäuschungen gibt, sollte man wissen, dass der Mittelwellenrundfunk in Nordamerika das Rückgrat der Flächenversorgung mit Radioprogrammen ist. Dementsprechend gibt es dort immer noch ein dichtes und leistungsfähiges Sendernetz. Wer für die europäische Szene bauen will, sollte sich bewusst sein, dass er empfindliche und trennscharfe Fernempfänger braucht, wenn die Sache Spaß machen soll. 

Man sollte, wenigstens am Anfang, auch der Versuchung widerstehen, möglichst klein und handlich zu bauen. Gute Detektorempfänger brauchen nicht nur hochwertige HF-Bauteile, sondern diese auch Luft um sich herum, um Dämpfungsverluste zu minimieren. Gute Empfänger sind deshalb oft groß.

Funkfernschreiben (RTTY)

Funkfernschreiben (RTTY = Radio Teletype) ist eine Betriebsart, die sende- wie empfangsseitig auch schon vor dem Computerzeitalter verwirklicht werden konnte. Damals taten machanische Fernschreibmaschinen Dienst, etwa von Lorenz oder Siemens. An meiner Amateurfunkstation waren zeitweilig Siemens-Maschinen im Einsatz, eine T-68d und eine T-100.

Heute muss man schon suchen, um noch RTTY-Signale auf der Kurzwelle zu finden. Modernere Übertragungsverfahren setzen sich immer weiter durch. Zu den immer noch leicht empfangbaren Stationen in der Betriebsart RTTY (Baudot-Code ITA-2) gehört die Funkstelle PBB der niederländischen Marine in Den Helder. Tagsüber ist sie zum Beispiel auf 6358,5 kHz bei mir an der HDLA-Antenne mit etwa 40 dB über dem Rauschpegel empfangbar. Die Shift beträgt 850 Hz, die Baudrate 75 Bd.

Meist wird eine zweizeilige Schleife gesendet, in die alle fünf Minuten die Uhrzeit in UTC eingefügt wird, im Beispiel 1030 h UTC. Die Zahlen bedeuten MHZ-Bereiche, in denen PBB zurzeit aktiv oder inaktiv ist, die Buchstaben die Art der Aktivität.

RTTY-Signal aus Den Helder

Diese Schleife wird aus Den Helder meistens gesendet.

Rund um die Uhr kann man die Station DDH47 Pinneberg des Deutschen Wetterdienstes auf Langwelle 147,3 kHz empfangen. Sie verbreitet rund um die Uhr Wetterberichte und Wettervorhersagen in deutscher Sprache und sendet in den Pausen dazwischen eine Schleife mit Angabe der Sendefrequenzen. Hier beträgt die Shift nur 85 Hz bei einer Baudrate von 50 Bd.

Schleife und Anfang eines Seewetterberichts von DDH47.

SSTV für Kurzwellenhörer

In den letzten Tagen habe ich mich ein wenig mit dem Empfang von Slow Scan Televison (SSTV) auf den Kurzwellen-Amateurbändern beschäftigt. Dazu habe ich nach ein wenig Recherche das reine Empfangsprogramm RX-SSTV von ON6MU installiert, das bestens funktioniert, viele Einstellarbeiten automatisiert hat und deshalb sehr bedienerfreundlich ist. Es kann hier kostenlos heruntergeladen werden.

Angesprochen wird das Programm bei mir durch das virtuelle Audiokabel vom Perseus SDR, was ausgezeichnet funktioniert. Man kann bei analogen Empfängern aber auch ein geeignetes NF-Kabel verwenden, wie es beispielsweise im Handbuch der Software beschrieben ist.  Empfangen wird am besten im USB-Modus.

Am meisten Betrieb herrscht offenbar im 20-Meter-Band auf 14230 kHz oder unmittelbar daneben. Auf 15 Meter habe ich auch schon Signale empfangen, allerdings nur sporadisch. Auf 80, 40 und 10 Meter habe ich noch keine Empfangsversuche unternommen. Für eine erste Orientierung stellt man am besten den RX auf 14230 kHz, startet RX-SSTV und wartet ab.

Einige SSTV-Bilder, die ich in den letzten Tagen im 20-Meter-Band empfangen habe.

An der Flugnavigationsbake PSA

Der Oberschnorrhof im Spessart, abseits der Straße von Dammbach nach Altenbuch gelegen, ist der Standort der NDB "Spessart" mit der Kennung PSA. Die Bake kann rund um die Uhr auf 370 kHz in A3A empfangen werden. Die Entfernung zu meinem Shack beträgt 16,7 Kilometer Luftlinie. Das Signal an der HDLA3, mit dem  Perseus SDR gemessen, liegt bei -57 dBm, was S 9+15 dB entspricht. Die Sendeleistung wird also ebenso überschaubar sein wie der Wirkungsgrad der relativ kurzen Antenne.

Die Sendeanlage der Bake liegt in unmittelbarer Nachbarschaft des uralten Oberschnorrhofs, wo man nicht nur sehr gut das Auto parken kann, sondern wo man auch ausgezeichnet essen kann. Das Senderhäuschen mit dem Mast sieht man, wenn man durch die weitläufige Hofanlage des Oberschnorrhofs hindurchgeht, wenige Meter außerhalb des Gehöfts. Am Oberschnorrhof kreuzen sich mehrere Wanderwege, unter anderem ein Rundweg und der berühmte Eselsweg, der seit grauer Vorzeit den Spessart quert. Man kann von hier aus ausgezeichnet ein paar Stunden Waldeinsamkeit und großartige Aussichten genießen.

Da meine Frau und ich heute Appetit auf eine frische Spessartforelle hatten, unternahmen wir am späten Vormittag einen Ausflug, den wir mit dem Besuch der Sendeanlage verbanden. Dabei entstanden die unten gezeigten Fotos.

Blick aus dem Oberschnorrhof auf die NDB-Sendeanlage PSA.
Fotos: Friedrich Lehmkühler

 

Der zweifach abgespannte Antennenmast.

Das Häuschen mit dem Mittelwellensender 370 kHz.

Im Winter scheint Vorsicht geraten.

Noch einmal die Sendeantenne.

Blick vom Senderstandort in Richtung Südwesten zur Geishöhe (links).

Der Spessart ist ein Paradies für Wanderer.

Abstecher nach Donebach

Seit 1967 sendet der Langwellensender Donebach im Odenwald das Rundfunkprogramm des Deutschlandfunks aus, zunächst auf 151, heute auf 153 kHz. Die beiden Sendemasten, mit je 363 Meter Höhe zweithöchste Bauwerke Deutschlands, garantieren durch ihre Ausführung als Richtantenne mit einem Mast als Reflektor, dass der auf gleicher Welle arbeitende rumänische Sender Brasov/Kronstadt in Bod/Brenndorf nicht gestört wird, wenn Donebach tagsüber mit 500 kW und nachts mit 250 kW sendet.

Der Sender ist nur etwa 32 Kilometer Luftlinie von mir entfernt und fällt bei mir an der HDLA3 und dem Perseus SDR mit etwa -15 dBm ein, was etwa S9+60 dB entspricht. Grund genug, die Anlage einmal anzuschauen. Häufiger hatte ich mir das schon vorgenommen, vor knapp drei Jahren, im September 2010, machte ich es dann wahr. Hier zeige ich ein paar Bilder der Sendeanlage. Das Sendegebäude selbst kann nicht besucht werden. (Bilder zum Vergrößern anklicken)

Am Ortsrand von Mudau-Donebach: Die Kirche und die beiden Sendemasten
des Langwellensenders 153 kHz -- Fotos: Friedrich Lehmkühler

Zum außerhalb des Dorfes auf einem ehemaligen Feldflugplatz
gelegenen Sender führt die Senderstraße.

Der Wald und der Anhänger mit Heuballen lassen im
Vergleich die Höhe der Masten erahnen.

Eisbehang und Gewitter können lebensgefährlich für Passanten
werden. Deshalb ist der Zutritt zum Gelände verboten.

Riesige Abspannseile, die teilweise zur Signalzuführung
genutzt werden, halten die Masten senkrecht.

Tonnenschwere Bodenanker halten die Abspannseile.

Der Zufahrtsweg zum Sendergebäude, links am Wegesrand liegen ausgediente
Stücke von Koaxialleitungen, die die Sendeenergie transportieren.

Das Sendergebäude birgt auch ein Rubidiumnormal, das  höchst genau
die Sendefrequenz von 153 kHz regelt.

Das Firmenschild hinterm Drahtzaun nahe der Toreinfahrt.

WEFAX from Australia

Today, I have been lucky enough to receive my first WEFAX signals from VMW Wiluna/Western Australia. The transmission on 15615 kHz started at 1416 h UTC. The transmitter power is not higher than 1 kW.

 The picture shows expected height and direction of the waves between Australia and Antarctica for the next two days.