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UKW-FM Nachrüstung für nur-AM- Radios

Veröffentlicht in Radiotechnik

Seit 1.1.2016 werden im gesamten deutschsprachigen Raum keine reguläre Rundfunksender auf Mittel- oder Langwelle mehr betrieben. 

Historische Radios ohne UKW-Bereich verlieren dadurch sehr an Gebrauchswert, für die Sammler dieser Geräte ist das ein schwerer Verlust.

Abhilfe kann mit einem kleinen Heimsender geschaffen werden. Damit kann man zwar wieder einen, aber nur diesen einen Sender empfangen. Die Fähigkeit eines Radios, auf der Abstimmskala mehrere Sender empfangen zu können, geht somit verloren.

UKW-Nachrüstung für reine AM- Empfänger

mit UKW- Abstimmung über den vorhandenen AM- Drehkondensator + Skala ! 

Eine andere Problemlösung besteht darin, bisher nur AM-taugliche Radios zum UKW-FM- Empfang zu ertüchtigen. 
Hierzu wird eine kleine FM- Empfängerschaltung in das AM-Radio eingebaut, wobei von diesem AM-Radio dann nur noch der NF-Teil verwendet wird.

Als geeignete Empfänger stehen Mini- UKW- Radios zur Verfügung, die mit dem FM- Empfangs- IC TDA7088 ausgestattet sind.

Dieser IC läuft mit 3...5V und nimmt bei 3V nur 5,2 mA auf, also Werte, die in jedem Röhrenradio erzeugbar sind, z. B. über den Katodenwiderstand der Endröhre oder durch Gleichrichtung der Heizspannung.

Mini- UKW- Empfänger mit dem TDA7088 werden in vielfältigen Ausführungen als Scan- Radios in der Preisklasse von 2...5 € angeboten. Von einem solchen Scan- Radio kann man die Platine entnehmen und diese so modifizieren, dass sie als UKW- Empfangsteil des ursprünglichen AM- Radios arbeitet. 

Mehr Informationen über das Scan-Radio und seine Anwendungen findet man :hier:

Wesentlich günstiger zu verarbeiten sind auf dem Markt erhältliche FM- Empfängermodule, die speziell zum Einbau in andere Geräte vorgesehen sind.

Hier sind zwei Beispiele: 

FM Empfänger KEMO Elektronic

Steckmodul mit TDA7088 der AK MODUL-BUS Computer GmbH


Die Empfindlichkeit des TDA7088 ist sehr gut und die Tonqualität ist zur Speisung von bisherigen nur-AM- Radios völlig ausreichend. 
Als Antenne genügt normalerweise eine „Wurfantenne“, d. h. ein Draht von ca. 75 cm Länge, der z. B. aus der Rückwand herausgeführt wird.

Ein Nachteil dieses TDA7088 ist jedoch seine geringe NF- Ausgangsspannung von nur 80 mV. Diese reicht nicht, um den normalerweise zweistufigen NF- Verstärker eines Radios auszusteuern. Hat das Radio nur 2 Stufen, wie z. B. VE - DKE, so muss in jedem Fall noch eine Transistorstufe hinzugefügt werden.

Befindet sich auf der FM-Empfängerplatine bereits eine NF- Stufe, z. B. für Ohrhörer, kann diese als Vorstufe modifiziert werden. 

Stehen in dem Radio noch mehr Röhren zur Verfügung, z. B. die ZF- Röhre eines Superhets oder die HF- Stufe eines Zweikreisers, kann, bzw. soll, diese als zusätzliche NF- Vorstufe verwendet werden. Um den Charakter eines Röhrenempfängers zu erhalten, sollten vorhandene Röhren möglichst weiter verwendet und auf Halbleiter- Vorstufen verzichtet werden.

Soll das Radio nur noch UKW empfangen, kann diese zusätzliche NF- Vorstufe fest verschaltet werden. Weitere Röhren, z. B. die Mischröhre beim Super, werden dann stillgelegt, z. B. durch Abtrennung der Heizspannung.

Soll das Radio aber wie bisher auch noch AM empfangen können, muss die entsprechende Röhre umschaltbar betrieben werden. Alternativ dazu könnte man ein zusätzliche Röhre als NF- Vorstufe einbauen, wenn es die Platzverhältnisse erlauben. 

Abstimmung des UKW- Bereichs

Ein weiteres Problem besteht darin, den neu eingebauten UKW-FM- Empfänger mit der vorhandenen Abstimmung bedienen zu können.

Manche UKW- Mini- Empfänger haben einen eigenen Drehkondensator. Dieser muss mit dem vorhandenen AM- Drehko mechanisch so verbunden werden, dass der UKW- Bereich 88...108 MHz über dem gesamten Skalenbereich erfasst wird.

Viele Mini- Empfänger haben aber nur eine „Scan“- Sendersuche, die völlig unbrauchbar ist. Da hierbei die Abstimmung über eine Kapazitätsdiode erfolgt, kann diese Scan- Funktion deaktiviert werden und stattdessen die Abstimmung über ein Potentiometer erfolgen.

Sowohl bei der Abstimmung über Drehkondensator oder Potentiometer besteht das Problem, die Abstimmung mechanisch an den vorhandenen Skalenantrieb zu koppeln.

Da diese Ankopplung immer aufwendig und kompliziert ist, wäre es natürlich viel besser, den vorhandenen Drehkondensator zur Abstimmung des UKW- Empfängers zu verwenden. Allerdings ist dessen Kapazität viel zu groß, so dass er hierfür ungeeignet ist. 

Das Problem ist zu lösen, indem man mit dem Drehkondensator eine veränderliche Spannung erzeugt, welche auf die Kapazitätsdiode des UKW- Empfängers einwirkt.

Das nachfolgende Bild zeigt im oberen Teil eine solche Schaltung und im unteren Teil, wie die so gewonnene Abstimmspannung dem TDA7088 Mini- UKW- Radio zugeführt wird. 

Ein Oszillator, bestehend u. A. aus T3, L1 und C9 erzeugt eine Frequenz von etwa 100 kHz.

Diese HF- Schwingung wird über C13, R12, R15 und S1 zum Stator des vorhandenen Drehkondensators C1 des Radios geführt. Der Schalter S1 dient zur Umschaltung zwischen AM- und FM- Betrieb. In der Stellung AM steht er dem Radio weiterhin ganz normal zur Verfügung, nur bei FM- Betrieb wird er dem Radio entzogen und dem FM- Abstimm-Oszillator zugeschaltet. Der Rotor bzw. Gehäuse des Drehkos kann sowohl mit P_5V oder N_5V verbunden werden, je nach dem, was Schaltungstechnisch günstiger ist.

Bei einem Superhet sollte möglichst der HF-Eingangsteil des Drehkos verwendet werden, dies ist auch der mit der größeren Kapazität, falls die Sektionen unterschiedlich sind.

Die Funktion besteht nun darin, dass R12 + R15 mit C1 einen Spannungsteiler bildet. Wenn C1 herausgedreht ist, hat er wenig Kapazität und ist daher hochohmig.

Angenommenen, er hätte dabei 50 pF Angangskapazität, dann wäre sein kapazitiver Widerstand Xc 31,8 kΩ (bei der 100 kHz Oszillator-Frequenz). In diesem Fall bildet sich über C1 noch eine relativ hohe Spannung ab.

Ist jedoch C1 voll eingedreht, wird er viel niederohmiger. Bei angenommenen 500 pF hat sich sein kapazitiver Widerstand Xc nun auf 3,18 kΩ verringert, weshalb über C1 nur noch eine relativ geringe Spannung abfällt. Diese Spannung wird mit den Dioden D1 und D2 in eine negative Spannung gleichgerichtet und dem Trimmpoti R14 zugeführt.

Diese Spannung kann z. B. über C11 oder R14 mit einem DVM gemessen werde. Bezugspunkt ist immer + (P_5V), da die Kapazitätsdiode D3 an + liegt. 

Das untere Bildteil zeigt eine typische UKW- Mini-Radio- Schaltung mit dem IC TDA7088. Die Schaltungsumgebung des TDA7088 aller Mini-Radios ist immer sehr ähnlich wie hier, größere Abweichungen gibt es kaum. 

Von dem Trimmpoti-Schleifer R14 wird die Abstimm- Spannung der Kapazitätsdiode D3 des Mini- UKW- Radios zugeführt. Die Scan- Funktion des TDA7088 muss deaktiviert werden, indem R3 entfernt wird. Es darf dann keine Verbindung mehr von D3 mit IC-Pin 16 bestehen. 

Die Schaltung des Abstimm-Oszillators (oben) arbeitet immer an der gleichen Spannungsquelle wie der TDA7088- FM- Empfänger. Bei der + (Plus-) Seite P_5V muss immer eine direkte Verbindung bestehen, da die Abstimmspannung sich auf + bezieht und negativ zu dieser ist. 

In der Beispielschaltung wird 5 V als Betriebsspannung angenommen, es ist aber auch noch Betrieb mit nur 3 V möglich, dabei muss R8 auf 82 kΩ erhöht werden, damit der Oszillator sicher schwingt.

Alle Bauteile mit einem ~ vor dem Bauteilewert sind unkritisch, der Wert kann von -50% bis +100% oder mehr variieren.

Der Abgleich des Abstimm-Oszillators geschieht wie folgt:

Drehko C1 wird voll eingedreht auf maximale Kapazität, R15 auf mittlere Einstellung (ca. 50 kΩ), R14 zunächst auf Maximum (Position E) gedreht. Mit R15 wird nun die Anfangsspannung eingestellt, so dass diese bei voll eingedrehtem C1 bei 0V liegt und sofort ansteigt, sobald C1 heraus gedreht wird.

Befindet sich auf dem Mini-FM-Radio ein Trimmer (C25), wird mit diesem auf den Anfang des UKW- Bandes 87,5 MHz abgestimmt. Andernfalls muss die Oszillatorspule L3 verbogen werden: Windungen näher zusammen = Frequenz tiefer, Windungen weiter auseinander = Frequenz höher.

Hat das Mini-FM-Radio keine Abgleichmöglichkeit und der Anfang des UKW- Bandes 87,5 MHz wird erst erreicht, wenn C1 schon zu einem Teil heraus gedreht wird, kann mit R15 die Anfangsspannung soweit angehoben werden, bis 87,5 MHz bei voll eingedrehtem C1 liegen.

Danach wird Drehko C1 voll herausgedreht. Die Abstimmspannung erreicht dann ihren Höchstwert. Normalerweise liegt dann die Empfangsfrequenz mehr oder weniger weit oberhalb von 108 MHz. Nun wird R14 vom Maximum so weit weg gedreht (nach Position A), bis das obere Ende des UKW- Bandes 108 MHz erreicht wird.

Wegen gegenseitiger Beeinflussung müssen die Abgleichvorgänge ggf. mehrfach wiederholt werden, bis bei Drehko C1 voll herausgedreht 108 MHz empfangen und bei Drehko C1 voll eingedreht 87,5 MHz empfangen wird.

 

Schaltung bei zu kleinem Drehko

Falls der Drehko weniger als 500 pF hat, muss die Schaltung geändert werden. Das Beispiel zeigt die Bauteilewerte, wenn der Drehko nur maximal 180 pF hat.

Hierzu muss die Frequenz des Abstimm-Oszillators auf ca. 220 kHz erhöht werden, wobei die Bauteile L1, C9 und C17 zu ändern sind.


 

 

 Layout- Beispiel des Abstimm-Oszillators:

 

eine Platine mit einseitigen Leiterbahnen reicht aus, es ist dann nur 1 Jumper erforderlich (blau).
Dieses Layout kann auch zum Aufbau auf einer Lochraster-Platine verwendet werden.

Montage von Abstimm-Oszillator und Mini- UKW- Empfänger.

Der Abstimm-Oszillator sollte möglichst nahe am original Abstimm- Drehkondensator montiert werden und zwar so, dass der original- Anschluss des Drehkos so wenig wie möglich länger wird und anders verläuft. Die Drahtlänge zwischen Drehko und Abstimm-Oszillator sollte möglichst kurz sein. 
Dies gilt besonders, wenn das Radio noch normal auf AM funktionieren soll.

Der Abstimmoszillator arbeitet zwar mit ca. 100 kHz, also 1/1000 von den UKW- 100 MHz, er kann aber trotzdem Oberwellen erzeugen, die den UKW- Empfang stören, weshalb er möglichst kompakt aufgebaut sein sollte.
Der FM- Empfänger und dessen Antenne sollten möglichst weit vom entfernt vom Abstimmoszillator sein. Die Zuleitung der Abstimm- Spannung (hinter R14 S) sollte keinen Störfeldern ausgesetzt sein.

 

Schaltungsbeispiel für den Kemo- FM- Empfänger- Modul:

 

 

 

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