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Detektorempfänger

 

Geschichte:
Mit der Erfindung des Detektors konnte die Empfindlichkeit der Empfangsgeräte wesentlich gesteigert werden. Die Erfindung des Kristalldetektors wird dem deutschen Physiker Ferdinand Braun zu geschrieben. Mit dem Detektor war es erstmal möglich die Vorteile der >töndenden Telegraphie< und und den >ungedämpften elektrischen Wellen< voll auszunützen.
Elektrisch gesehen ist der Detektor eine Diode an deren nichtlinearer Kennlinie hochfrequente Schwingungen demoduliert und so die Modulation hörbar gemacht werden kann.
Technisch bestand ein Detektor meist aus einem halbleitenden Kristall und einer aufgesetzten Metallspitze. Je nach Materialkombination und Behandlung bildet sich an der Berührungsstelle ein PN- Übergang oder Schottkykontakt aus.

Von diesen Vorgängen hatte man allerdings am Anfang de letzten Jahrhunderts noch keine Ahnung und man suchte empirisch nach geeigneten Materialien und Anordnungen. Gute Eigenschaften ergaben natürliche Erze wie Schwefelkies( FeS) und Bleiglanz (PbS)
Links die Kennlinien um den Nullpunkt dreier Detektoren die mit dem oben gezeichneten Aufbau gemesen wurden. Blau, eine käufliche Germaniumdiode, rot und schwarz die beiden Eigenbau-Aufbauten. Bei Letzteren wird die Kennlinie stark vom Ort der Berührung und der Kontaktkraft bestimmt. Hier wurden Orte und Kräfte gesucht an, bei denen möglichst große Nichtlinearitäten zu sehen waren, gesucht. Bei zu starker Kraft oder ungeeignetem Ort ergibt sich eine lineare ohmsche Widerstandskennlinie.
   
Für weitere Tests wurde die komplette Empfängerschaltung aufgebaut. Der Empfänger besitzt eine Antennenspule die induktiv an den Detektorkreis angekoppelt ist. Der Grad der Kopplung kann über die schwenkbare Antennenspule eingestellt werden. Der Detektorkreis kann mit einem Drehkondensator auf Frequenzen zwischen 200 kHz und 700 kHz eingestellt werden. So wird das Langwellen- und ein Teil des Mittelwellenbandes überstrichen. Der Ausgnag des Detektors ist über einen Niederfrequenztrafo (3:5) auf das Steuergitter der NF-Verstärkerröhre gekoppelt. Hier wird eine Batterieröhre vom Typ KL1 verwendet. Der Anodenkreis der NF-Röhre arbeitet direkt auf den hochohmigen Kopfhörer . Für Messzwecke kann die Niederfrequenz auch über einen Trafo (kleiner Netztrafo 220:4V) auf den Eingang einer Soundkarte geschaltet werden.
Die Heizspannung der Röhre beträgt 2 Voltund wird von einem Bleiakku geliefert. Die Anodenspannung von 72 Volt erzeugen acht, in Reihe geschalteten 9 Volt Blockbatterien.
 
Zuerst wurde die Empfindlichkeit des alten hochohmigen Kopfhörers (2 x 2000 Ohm) überprüft. Das Testsignal war ein, mit einem Hertz gepulster 800 Hz Ton. Noch gut hörbar bei niedrigem Hintergrundgeräuschen ist eine Wechselspannung von 50 mVss, ein etwas neuerer 5 Ohm Hörer bringt es auf 5 mVss.


Das Herzstück des Empfängers ist natürlich der Detektor, dessen Aufbau man rechts sieht.
Als Basis dient eine kleine Ebonitplatte auf der links der Drahthalter und rechts der Kristallhalter aufgeschraubt sind. Der Draht, eine Spiralfeder aus 0,25 mm starkem Platindraht kann mittels einer Rändelschraube auf den Kristall gedrückt werden.
Der Kristall wird im Halter mittels drei Schrauben fixiert. Durch Drehen des Halters auf einer exzentrischen Achse können verschiedene Punkte auf der Oberfläche des Kristalls ausgewählt werden.
Für die nächste Messung wurde an der Antennenspule ein moduliertes HF-Signal eingekoppelt und die demodulierte NF-Spannung auf der Sekundärseite des NF-Übertragers gemessen. Das Ergebniss ist rechts zu sehen. Mit einer modernen Germaniumdiode ist das Signal etwa fünfmal größer als mit dem FeS-Detektor. Allerdings wurde am Detektor nicht lange justiert, bei sorgfältigerer Einstellung könnte man wahrscheinlich die Verhältnisse noch verbessern. Der PbS-Detektor wurde nicht getestet. Die zu Null symetrische Kennlinie legt nahe dass er mit Vorspannung betrieben werden sollte.Der Empfänger wurde auf in b.z.w. auf ein Pultgehäuse aus Holz gebaut.
Ganz links die kippbare Antennenspule, daneben die feststehende Spule des Detektorkreises. Um die Abstimmung zu erleichert wurde ein Tabelle erstellt welche die Skala auf dem Knopf in entsprechende Frequenzen umsetzt. Zwischen Spule und Niederfrequenztrafo der Detektoraufbau. Rechts ist die NF-Verstärkerröhre KL1 zu sehen.
   

Im Pult befinden sich nur wenige Bauteile. Vorne der Drehkondensator und hinten die beiden Batterien. Links die Anodenbatterie aus acht 9Volt-Blöcken und in der Mitte die Heizbatterie. Im Papprohr befinden sich zwei aufladbare NiMH Zellen mit 2200 mAh. Um deren Spannung von 2,4 Volt auf die benötigten 2 Volt zu bringen wurde eine Si-Diode in Reihe geschaltet. Eine passende 2 Volt Bleizelle war leider nicht zur Hand
Empfangsversuche:  
Mit dem Messender wurde festgestellt dass etwa -30 dBm HF-Leistung am Antenneneingang benötigt werden um im Kopfhörer ein gerade hörbares Signal zu erzeugen, mit der Germaniumdiode sind es
-44 dBm. Mit der zur Verfügung stehenden 10 Meter Drahtantenne und einem AOR3000 wurden in den Abendstunden verschiedene Sender im Lang- und Mittelwellen Bereich empfangen. Zur Sicherheit wurde der AOR 300 erst bei 500 kHz kalbiert
  RTL, Luxenburg 1,2 MW 500 km 232 kHz max. -76 dBm
  Lubije, Tschechien, 750 kW 400 km 639 kHz max. -53 dBm
  Solt, Ungarn, 2 MW 800 km 540 kHz max. -53 dBm
       
 
  Die beiden Mittelwellensender kommen auf S9 (-53dBm), der Langwellensender nur auf S3 (-76 dBm). Da fehlt also noch einiges um die stärksten Sender mit dem Detektor empfangen zu können. Beim Detektor der Faktor 200, bei der Diode immerhin noch der Faktor 9
Trotzdem konnte man mit der Diode im Kopfhörer ganz leise, und über die Soundkarte im PC, Sender gut hören. Allerdings bei ganz ausgedrehtem Abstimm-Kondensator wo kaum noch Selektion vorhanden ist und deshalb ein Mix aus mehreren Sendern zu hören ist. Identifiziert werden konnte der Sender Romania International dessen Sendefrequenz auf Mittelwelle aber leider nicht ermittelt werden konnte.
Aber zuerst wurde ein einfacher Antennenverstärker gebaut um den Empfänger weiter zu testen. Der Verstärker ist zweistufig, am Eingang eine Verstärkerstufe und am Ausgang ein Emitterfolger zur Impedanzanpassung. Als Selektionsmittel dient ein AM-ZF-Filter das auf 539 kHz umgestimmt wurde. Die Spannungsverstärkung beträgt 34 dB.

Mit Hilfe des Verstärkers konnte nun endlich der tschechische Sender auf 539 kHz gehört werden, mit der Diode und auch mit dem Detektor. Der Unterschied ist nicht so groß, kleiner als der Schwund des Übertragungswegs
mit AA118 Germaniumdiode
mit FeS Detektor
Eigentlich sollte man aus Stilgründen keinen Detektorempfänger mit einem transistoriertem Vorverstärker betreiben, einige Puristen drohen einem sogar mit der Siliziumhölle, in die man nach dem Ableben unverzüglich käme. Um dennoch ohne lange Antenne auszukommen wurden weitere Versuche mit einer >Rahmenantenne< unternommen..