FM-Doppelsuperhet-Empfänger für 144-146 MHz

Mit Multiband-Radios japanischer Produktion, wie sie ab etwa 1970 als Kontroll- oder Überwachungsempfänger unter anderem in Inseraten in der Elektronik-Fachzeitschrift Funkschau angeboten wurden, ließ sich zumeist auch das 2m-Band schon in der Betriebsart FM abhören. In dem oft als PB2 (=Police Band 2) bezeichneten Bereich waren meistens Frequenzen in einem Bereich von 136 bis 174 MHz einstellbar. Mit der für Rundfunk ausgelegten ZF-Bandbreite von über 200 kHz konnte man FM-Amateurfunk-Stationen damit zwar hinreichend feinfühlig einstellen, aber oft kaum voneinander trennen.

Ein bei mir damals vorhandenes Gerät, wie es auf dem Bild zu sehen ist, wies eine recht brauchbare Eingangsempfindlichkeit auf, die durch eine kleinere ZF-Bandbreite sicherlich noch deutlich hätte verbessert werden können. Das Studium des Schaltbilds zeigte, dass für jedes VHF-Band ein separater Tuner vorhanden war. Die Bereichsumschaltung wurde durch Umschalten dieser Tuner erreicht. Die einzelnen Tuner waren wie Eingangsteile etwas besserer UKW-Rundfunk-Empfänger mit HF-Vorstufe, Mischer und getrenntem Oszillator aufgebaut. Dies bewog mich dazu, durch Ändern der Schwingkreiselemente zunächst den UKW-Teil eines mechanisch ähnlich aufgebauten billigen japanischen AM/FM-Kofferradios für 2m-FM umzubauen.

Jenes Gerät war einschließlich UKW-Tuner, ähnlich wie auf dem nebenstehenden Foto, auf einer Platine aufgebaut. Obwohl hier die Eingangsschaltung mit HF-Vorstufe und selbstschwingender Mischstufe wesentlich einfacher konstruiert war, waren die Empfangs- Ergebnisse nach Austausch des HF-Vorstufen-Transistors durch einen guten HF-Typ mit denen des Multiband-Radios durchaus vergleichbar. Dadurch zu weiteren Versuchen motiviert, baute ich ein japanisches Autoradio mit Variometer-Abstimmung und getrenntem Oszillator um. Wohl vor allem wegen des HF-gerechteren Aufbaus war der Empfang damit, insbesondere was das Durchschlagen von UKW-Rundfunksendern und sonstige Fehlempfangsstellen anbetraf, sogar spürbar besser, als mit dem Multiband-Radio.

Noch deutlich bessere Ergebnisse erzielte ich mit einem Röhrenradio, welches im UKW-Teil mit der Standardschaltung mit einer ECC85 wieder einen selbstschwingenden Mischer hatte. Diese erfolversprechenden Versuche ermunterten mich zu meinem Vorhaben, einen kompletten transistorisierten 2m-Doppelsuper selbst aufzubauen. Dieser sollte eine Eingangsschaltung mit selbstschwingender Mischstufe erhalten. Für eine im Spulenbuch von Hans Sutaner angegebene transistorisierte UKW-Eingangsschaltung mit selbstschwingender Mischstufe wurde eine mit Temperaturkompensation erzielbare Frequenzkonstanz von ±15 kHz im Temperaturbereich von -20°C bis +50°C angegeben. Hochgerechnet auf die Verhältnisse im 2m-Band kommt man damit zu einem Wert von etwa ±22,5 kHz für die Frequenzstabilität. Ein solche Schaltung ließe sich demzufolge auch in Kombination mit einem Schmalband-FM-Zwischenfrequenzteil betreiben, wenn man gelegentliches Nachstimmen nach dem Einschalten bzw. nach größeren Temperatur-Änderungen in Kauf nimmt.

Um die Brauchbarkeit solcher Minimal-Tuner für Schmalband-FM zu untersuchen, unternahm ich erste Vorversuche. Dazu schloss ich an den ZF-Ausgang eines billigen VHF-Empfängers mit selbstschwingender Mischstufe ("Aircontrol") einen Doppelsuper-ZF-Teil aus einem alten Betriebs-Funkgerät an. Das Gerät hatte einen ZF-Teil für Rundfunk-Bandbreite und der Skalentrieb des Gerätes war für diese Trennschärfe keinesfalls brauchbar. Dennoch zeigte sich, dass die Frequenzstabilität an sich schon ohne weitere Kompensations-Maßnahmen durchaus für den Schmalband-FM-Empfang ausreichend war. Problematischer aber waren Instabilitäten über die Antenne. So verschwanden zum Beispiel durch Annäherung mit der Hand eingestellte Stationen fast vollständig.

Infolge des seinerzeit etwa 15 km von meinem Standort entfernten Hamburger Flughafens hatte es schon mit meinen Radio-Umbauten häufiger Probleme mit dem Spiegelfrequenzempfang aus dem Flugfunkbereich gegeben. Um dieses Problem zu lösen, fügte ich bei meiner komplett selbstgebauten Eingangsschaltung zwischen HF-Vorstufe und Mischer ein Zweikreis-Filter ein. Mit diesem löste ich ganz nebenbei das Instabilitäts-Problem über die Antenne, es ergab sich eine um Welten bessere Entkopplung. HF-Gerecht mit großer Massefläche aufgebaut, erreichte ich sogar eine insgesamt bessere Stabilität, wie sie ein 2m-Empfänger mit Hael-Baugruppen (Dualgate-MOSFET-Vorstufe und SO42P als Mischer und Oszillator) aufwies. Der mechanische Aufbau ist schon bei VHF-Schaltungen eben wesentlich wichtiger, wie die Schaltungstechnik!

Letztendlich gelangte ich für den Eingangsteil meines Empfängers zur gezeigten Schaltung, indem ich den UKW-Teil aus einem billigen Radio aus Fernost mit besseren Transistoren nachbaute und für das 2m-Band umdimensionierte. Wie auf den Fotos gezeigt, gelang mir ein weiterer Aufbau (mit 2xBF959) sogar auf einer Lochrasterplatte (Rastermaß 5,08mm). Dank durchdachter Verdrahtung und 90°-Winkeln der Spulen zueinander funktioniert die Schaltung auch so recht ordentlich. Sie zeigt keinerlei Schwingneigung. Der richtige Abgleich der Zwischenkreise ist mit einem AM-ZF-Teil möglich, indem die beiden Trimmer bei angeschlossener Antenne auf maximales Rauschen eingestellt werden. Zuvor muss der Oszillator-Kreis so abgeglichen werden, dass sich Frequenzen zwischen 133,3 und 135,3 MHz einstellen lassen.

An den Eingangsteil fügte ich einen selbstschwingenden Mischer an, welcher das 10,7 MHz-Zwischenfrequenzsignal auf die niedrigere ZF von 455 kHz umsetzte. Hier kam eine für die niedrigere Frequenz umdimensionierte quarzgesteuerte Anordnung zum Einsatz, wie sie oft als Empfänger-Mischstufe in einfachen 27MHz-Handfunkgeräten mit Superhet-Empfänger zu finden war. Durch die Quarzsteuerung ließen sich Frequenzinstabilitäten von dieser Stufe sicher vermeiden. Darauf folgten zwei gleich konstruierte 455-kHz-ZF-Stufen in Kaskodeschaltung, die etwa gleiche Eigenschaften aufwiesen, wie ZF-Stufen mit einer Pentode. Leider neigte die zweite Stufe jedoch bei starken Signalen zum Überschwingen bzw. es ergab sich ein kritischer Abgleich. Zur Demodulation kam zunächst ein Phasen-Detektor zum Einsatz. Nachstehend die Gesamtschaltung des über einen 47pF-Kondensator mit dem Eingangsteil verbundenen ZF-Teils in diesem Aufbaustadium.

Die zweite Kaskode-Stufe ersetze ich später durch einen ZF-Begrenzer mit Differenzverstärker und löste damit die Probleme des Überschwingens bei starken Signalen. Zusätzliche AM-Unterdrückung brachte der spätere Ersatz des Phasen-Detektors durch einen Ratio-Detektor. Dem ZF-Teil folgte ein Gegentakt-NF-Verstärker mit vier Transistoren (Endstufe AC187k und AC188k). Der Empfänger erhielt ein S-Meter und eine Rauschsperre. Das Gerät eignete sich so prima als Zweit-Empfänger, war aber in Verbindung mit einem quarzgesteuerten 2m-FM-Sender sogar auch noch recht gut für den Funkbetrieb geeignet. Damit der Empfänger auf der Frequenz stehen blieb, schaltete ich beim Senden nur den NF-Teil ab. Die Antenne wurde vom Empfängereingang über ein Relais auf den Sender umgeschaltet.