Elektronisches Jahrbuch für den Funkamateur 1965 Herausgeber: Ing. Karl-Heinz Schubert Elektronisches Jahrbuch für den Funkamateur 1965 DEUTSCHER MILITÄRVERLAG Redaktionsschluß: 15. März 1964 1.-25. Tausend Deutscher Militärverlag • Berlin 1964 Lizenznummer 5 Kartendruckgenehmigung des MdI Nr. 877/64 Zeichnungen: Heinz Bormann (27), Harri Parschau (2); Heinz Grothmann (technische Zeichnungen) Fotos: Archive der Verfasser oder Werkfotos Lektor: Sonja Topolov Hersteller: Hans Kohls • Korrektor: Ilse Fähndrich EVP: 7,80 MDN Wir müssen auf dem Gebiet der Elektronik den notwendigen wissenschaft¬ lichen Vorlauf erreichen, die internationalen Erkenntnisse und Erfahrungen besser nutzen und die Entwicklung der elektronischen Industrie komplex planen und leiten. (Walter Ulbricht auf der 5.Tagung des Zentralkomitees der SED) / Zum Geleit Ein hoher Entwicklungsstand der Elektronik bzw. der Mikroelektronik ist nicht nur für die verschiedenen Zweige der Nachrichtentechnik von fundamentaler Bedeutung , sondern darüber hinaus eine entscheidende Voraussetzung für die Erhöhung der Arbeitsproduktivität in fast allen Industriezweigen durch Regelung und Automatisierung der Produktions¬ vorgänge. So wird es nur durch ein sehr hohes Niveau der künftigen Elektronik möglich sein, die Weltmarktfähigkeit unserer Produktionen für weite Bereiche unserer Wirtschaft zu sichern. Bei der geschilderten Lage verdient die Einschätzung größte Aufmerksam¬ keit\ daß in den nächsten Jahren bei einigen industriell höchstentwickelten Staaten ein Wechsel der Methoden in weiten Bereichen der Halbleiter¬ technik, der elektronischen Bauelemente, der Speicherelemente und ihrer Miniaturisierung zu erwarten ist. Einen sprunghaften Übergang zu völlig neuartigen Methoden und Tech¬ nologien kann man hin und wieder bei noch nicht ausgereiften Zweigen der Technik beobachten. Ein extremes , aber typisches Beispiel dieser Art war der Übergang vom mechanischen zum elektronischen Fernsehen Anfang der dreißiger Jahre. Solchen Entwicklungsphasen ist ein sehr bedeutsamer wirtschaftlicher Aspekt zugeordnet, denn wenn man die Erkenntnis eines solchen Stadiums mit konzentriertem Handeln verbindet, dann besteht beste Aussicht, in fast einem Sprung aus der Rückständigkeit bis zur vor¬ dersten Front in Entwicklung und Produktion vorzudringen. In einer solchen Phase ist es so, als ob in dem großen Wettrennen ein neuer Start erfolgt. Daß sich gegenwärtig auf dem Felde von Elektronik und Mikroelektronik eine solche Entwicklungsphase anbahnt, ist aus der operativen Auswertung von Informationen, die sich in Originalarbeiten und Inseraten auslän¬ discher Fachzeitschriften vorfinden , sowie aus Gesprächen auf wissen¬ schaftlichen Konferenzen mit Sicherheit zu erkennen. Bei solchen Studien zeichnet sich ab, daß bei den genannten elektronischen Elementen, welche passive und aktive Bauteile umschließen , in naher Zukunft der Übergang zur Dünnschichttechnik vollzogen wird. Die dünnen Schichten werden dabei zum Teil als Vielfachschichten durch Bedampfen im Höchstvakuum über Masken hergestellt. Die Zielsetzung ist unter anderem: die Reduzierung des Eigenbedarfes an Raum und Energie durch Miniaturisierung und Integrierung ganzer Bau¬ gruppen zu Komplexen, ferner die Verbilligung der Produktion und schließlich die Erhöhung der Sicherheit in Produktion und Betrieb. Ein sehr günstiger Umstand, welcher die Höhe der Investitionen für die Schaffung der Produktionsmittel begrenzt, besteht darin, daß es sich im wesentlichen nur um eine einzige Technologie handelt, wobei wir gerade in der DDR über gute Traditionen bei den benötigten Hilfstechniken ( Hoch¬ vakuumtechnik:, Technik von Elektronenstrahlen hoher Leistung bzw. Leistungsdichte. Elektronenstrahl- Vielsystemanlage für Bedampfen im Höchstvakuum. Strahlungswerkzeuge zur Mikrobearbeitung) verfügen. Die Voraussetzungen für einen neuen Start auf dem Gebiet der Elektronik und Mikroelektronik sind bei uns daher sehr gut. Auf der Ebene des Forschungsrates hatte sich der Autor dieser Zeilen aus den geschilderten Gründen 1963 für die Bildung eines ausgeprägten Schwerpunktes aus der skizzierten Linie eingesetzt. Inzwischen sind inten¬ sive kollektive Anstrengungen und Entwicklungsarbeiten organisiert wor¬ den. Damit sich diesen Bemühungen ein durchschlagender wirtschaftlicher Erfolg anschließt, kommt es darauf an, daß sie in breiter Front durch die Mitarbeit aller derjenigen ergänzt werden, die zur Hochzüchtung unserer künftigen Elektronik beitragen können, insbesondere durch die Mitarbeit junger Elektroniker mit gründlichen Fachkenntnissen und leidenschaft¬ lichem Interesse für ihr Fachgebiet. Gerade an diese Fachkreise wendet sich das vorliegende „Elektronische Jahrbuch“. Eine willkommene Gelegenheit ist daher, an dieser Stelle zu intensiver Mitarbeit an den vielen sich abzeichnenden Aufgaben modernster Prägung aufzurufen. Die meisten dieser Aufgaben beziehen sich auf das Erarbeiten günstiger Programmierungen der Elektronenstrahl-Dünnschicht-Produk¬ tionsanlagen. Die Palette der Aufgaben beginnt bei der Erforschung der Elementarprozesse und der zugeordneten Technologie für die aktiven Dünnschichtelemente. Sie führt weiter über die Technologieentwicklung der passiven Dünnschichtelemente, über die Hochzüchtung von Fertigungs¬ verfahren für mikrostrukturierte Bedampfungsmasken, über elektronische Dampfdichtestabilisierung, über elektronisch-mechanische Steuerung der zu bedampfenden Einheiten während der Fertigungsprozesse bis zur Fest¬ legung und Standardisierung miniaturisierter Baugruppen, bei denen eine sehr große Zahl aktiver und passiver Elemente mit wirkt. Am Ende dieser Entwicklung stehen standardisierte , betriebssichere mikroelektronische Bausteine, z. B. für die Steuer- und Regeltechnik, für Rechenautomaten, Informationsspeicher, Büromaschinen, Kameraver¬ schlüsse, Fernsprechvermittlungszentralen, für die Nachrichtentechnik, für die Verstärkertechnik, für die Meßtechnik sowie für die medizinische Elektronik und Bionik. Manfred von Ardenne Dresden-Weißer Hirsch, im Sommer 1964 Inhaltsverzeichnis Prof. Dr. h. c. Manfred v. Ardenne Zum Geleit . 7 Kalendarium. 13 Dipl-Ing. Klaus Schien zig Zu Großem durch Kleinheit . 27 Korvettenkapitän (N) Werner Krüger Faseroptik - unentbehrlich für die Armee. 38 Rudi Runzel Im Radioklub ist immer etwas los . 43 Rolf Anders Interessantes aus der Halbleitertechnik . 48 Oberstleutnant Rudolf Greßler Der Weg zum Nachrichtenoffizier. 54 Dipl.-Phys. Hans-Joachim Fischer Fortschritte in der HF-Technik. 64 Ing. Klaus K. Streng Fortschritte im UHF-Fernsehen . 74 Lichtwellengeneratoren und „Todesstrahlen“ . 83 % Ing. Karl-Heinz Schubert Forschungsinstitut Manfred von Ardenne. 94 Ing. Karl-Heinz Schubert Dioden und Transistoren in der Praxis des Funkamateurs. 102 t Ing. Karl-Heinz Schubert TA N D E L - ein neues elektronisches Bauelement . 113 Dipl.-Phys. Hans-Joachim Fischer Abstimmung von Rundfunk- und KW-Empfängern mit Kapazitäts¬ dioden . 127 Ing. Harry Brauer Einseiten bandtechnik mit Transistoren . 133 Off.-Schüler Radtke Einfaches Prüfgerät für Transistoren . 140 Willy Grob Elektronischer Zeitschalter für höhere Schaltzeiten. 143 H. W. Tschichhold Das Eul-Interview - Elektronische Randnotizen . 147 Ing. Dieter Müller ... und für die Puppenstube eine Musiktruhe (Transistor-Kleinempfänger mit eisenloser Endstufe) . 151 Dipl.-Phys. Hans-Joachim Fischer Zweiter Frühling einer bejahrten Schaltung (Transistor-Einbereich¬ super) . 166 Dipl.-Math. Claus Goedecke Kybernetik - keine Geheimwissenschaft . 171 Peter Pfeiffer Da würde selbst Adam Ries staunen . 179 Rolf Anders Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen . 191 ’ „Geschwister“ Bionik und Elektronik . 199 Karl Fischer Elektronik in der Medizin .. v .. 207 Ing. Klaus K. Streng Einführung in die HF-Stereofonie nach dem Pilottonverfahren ... 215 Willfried Schurig Streifzug durch die Richtfunktechnik. 223 Korvettenkapitän (N) Werner Krüger Radar - das Auge der Armee . 231 Ing. Klaus K. Streng Moderne Meßgeräte unserer Industrie. 241 Reinhard Oettel Funkfernschreiben im Amateurfunk. 253 Rudi Bunzel „Hier ist der Fuchs“. 261 Günter Fietsch Der Q-Multiplier - ein elektronisches Quarzersatzfilter . 272 Ing. Theo Reck KW-Konverter für 80 m und 40 m . 281 Peter Wiese Multibandkreise im Amateursender . 287 Reinhard Oettel Mit Funkstationen kleiner Leistung im Gelände. 299 t Klaus Strietzel Kleinstation für den UKW-Amateur . 306 Peter Zeisberg Technik auf 70 cm . 313 Dipl.-Ing. Heinz Lange Elektronische Berechnung von Funkprognosen für Kurzwellen .. 323 Ing. Klaus K. Streng Was sind Nuvistoren?. 327 Hagen Jakubaschk Verstärkerschaltungen für den Hi-Fi-Freund. 331 Ing. Klaus K. Streng Moderne Schaltungen mit Elektronenröhren . 339 Inseln als Antennen. 345 Karl Rothammel Moderne UKW- und Fernsehantennen . 349 Hagen Jakubaschk Vielseitige Modellfernsteuerung nach dem Proportionalsystem.... 364 Zum Nachdenken - Preisrätsel. 379 Tabellenanhang . 381 Funktechnischer Rechenstab (Anlage) Januar 1 Fr I 2 Sa 3 So 4 Mo 5 Di 6 Mi 7 Do 8 Fr 9 Sa 10 So 11 Mo 12 Di 13 Mi 14 Do 15 Fr 16 Sa 17 So 18 Mo 19 Di % 20 Mi 21 Do 22 Fr 23 Sa 24 So 25 Mo 26 Di 27 Mi 28 Do 29 Fr 30 Sa 31 So 1.1. 1894 Heinrich Hertz gestorben 2. 1. 1959 Start der ersten kosmischen Raum¬ sonde der UdSSR 3. 1. 1876 Wilhelm Pieck geboren 7. 1. 1834 Philipp Reis geboren 14. 1. 1874 Philipp Reis gestorben 18. 1. 1956 Gründung der Nationalen Volks¬ armee 21. 1. 1924 W.I. Lenin gestorben 22. 1. 1775 Andre Ampere geboren 31.1. 1925 Erste Kurzwellenübertragung aus den USA, die vom Sender Stutt¬ gart weiterverbreitet wurde Februar 1 Mo 2 Di 3 Mi 4 Do 5 Fr 6 Sa 7 So 8 Mo 9 Di 10 Mi 11 Do 12 Fr 13 Sa 14 So 15 Mo 16 Di 17 Mi 18 Do 19 Fr 20 Sa 21 So 22 Mo 23 Di 24 Mi 25 Do 26 Fr 27 Sa 28 So 3. 2. 1862 Jean Baptiste Biot gestorben 10. 2. 1923 Wilhelm Conrad von Röntgen ge¬ storben 11.2. 1847 Thomas Alva Edison geboren 20. 2. 1913 Robert von Lieben gestorben 20. 2. 1962 Start des ersten bemannten Erd¬ satelliten der USA mit J.H. Glenn 22. 2. 1857 Heinrich Hertz geboren 23. 2. 1855 Carl Friedrich Gauß gestorben März 1 Mo Tag der NVA 2 Di Fastnacht 3 Mi 4 Do 5 Fr 6 Sa 7 So 8 Mo Internationaler Frauentag 9 Di 10 Mi 11 Do 12 Fr 13 Sa 14 So 15 Mo 16 Di 17 Mi 18 Do 19 Fr 20 Sa 21 So Frühlingsanfang 22 Mo 23 Di 24 Mi 25 Do 26 Fr 27 Sa 28 So 29 Mo 30 Di 31 Mi 1. 3. 1936 2. 3. 1830 5. 3. 1827 8. 3. 1929 9. 3. 1851 11. 3. 1894 12. 3. 1824 14. 3. 1883 16. 3. 1787 16.3. 1831 16. 3. 1858 22. 3. 1935 25. 3. 1925 27. 3. 1845 Erster deutscher Fernsehsprech¬ dienst in Berlin eröffnet Samuel Thomas von Sömmering gestorben Alessandro Volta gestorben Erste drahtlose Fernseh-Versuchs- sendungen (noch ohne Ton) durch die Deutsche Post Hans Christian Oerstedt gestorben Otto Grotewohl geboren Gustav Robert Kirchhoff geboren Karl Marx gestorben Georg Ohm geboren James Clark Maxwell geboren Alexander Stepanowitsch Popow geboren Beginn des ersten regelmäßigen Fernsehprogrammdienstes der Welt in Berlin Gründung des Arbeiter-Radio- Clubs Deutschland e.V. Wilhelm Conrad Röntgen geboren April 1 Do 2. 4. 1872 Samuel Morse gestorben 2 Fr ■* j 4. 4. 1925 Gründung des Weltrundfunkver- 3 Sa 6.4. 1923 eins in Genf (UIR) Erster deutscher Radioclub in Ber¬ lin gegründet 4 So 5 /r Mo Di 11.4. 1923 Erste deutsche Rundfunkzeitschrift erschienen („Radio“) O 12. 4. 1961 J. A. Gagarirw startet zum ersten be- 7 Mi mannten Weltraumflug 8 Do 21.4. 1946 Vereinigungsparteitag der KPD 9 Fr und der SPD, Gründung der SED 10 Sa 22.4. 1870 25.4. 1874 W.I. Lenin geboren Gugliclmo Marconi geboren 11 So 27.4. 1791 Samuel Morse geboren 12 Mo 30. 4. 1777 Carl Friedrich Gauß geboren 13 Di * 14 Mi 15 Do • 16 Fr Karfreitag 17 Sa 18 So Ostersonntag 19 Mo Ostermontag 20 Di 21 Mi r 22 Do 23 Fr 24 Sa 25 So 26 Mo 27 Di 28 Mi 29 Do 30 Fr Mai 1 Sa Internationaler Kampf- und Feiertag der Werktätigen 2 So 3 Mo 4 Di 5 Mi 6 Do 7 Fr 8 Sa Tag der Befreiung 9 So 10 Mo 11 Di 12 Mi 13 Do 14 Fr 15 Sa 16 So 17 Mo 18 Di 19 Mi 20 Do 22 Sa 23 So 24 Mo 25 Di 26 Mi 27 Do Himmelfahrt 28 Fr 29 Sa 30 So 31 Mo 5. 5. 1818 Karl Marx geboren 7’ 5. 1895 A. Popow erfindet die Antenne bei Versuchen mit drahtloser Tele¬ grafie 8. 5. 1940 Georg von Arco gestorben 13. 5. 1945 Beginn des demokratischen Rund¬ funks in Deutschland 14. 5. 1955 Abschluß des Warschauer Vertrags 15. 5. 1900 Erste deutsche Funktelegrafen¬ anlage für allgemeinen Verkehr in Betrieb genommen 2 Elektronisches Jahrbuch 1965 Juni 1 Di Internationaler Tag des Kindes 2 Mi 3 Do 4 Fr • 5 Sa 6 So Pfingstsonntag 7 Mo Pfingstmontag 8 Di 9 Mi 10 Do 11 Fr 12 Sa 13 So 14 Mo 15 Di 16 Mi 17 Do 18 Fr 19 Sa 20 So 21 Mo 22 Di Sommersanfang 23 Mi 24 Do 25 Fr 26 Sa 27 So 28 Mo 29 Di 30 Mi 1.6. 1957 6. 6. 1850 8. 6. 1921 10. 6. 1836 11. 6. 1950 14. 6. 1963 26. 6. 1824 30. 6. 1791 30. 6. 1893 Beginn des Internationalen Geo¬ physikalischen Jahres (IGY), 1.6.1957-31.12.1959 Karl Ferdinand Braun geboren Erste Oper („Madame Butterfly“) aus der Berliner Staatsoper vom Sender Königs Wusterhausen über¬ tragen Andr6 Ampere gestorben Grundsteinlegung für das Fern¬ sehzentrum des Deutschen Fern¬ sehfunks in Berlin-Adlershof Zweiter kosmischer Gruppenflug durch V. Bykowski und V. Tere- schkowa, 14.-16.6. William Thomson geboren Felix Savart geboren Walter Ulbricht geboren Juli 1 Do 2 Fr 3 Sa 4 So 5 Mo 6 Di 7 Mi 8 Do 9 Fr 10 Sa 11 So 12 Mo 13 Di 14 Mi 15 Do 16 Fr 17 Sa 18 So 19 Mo 20 Di 21 Mi 22 Do 23 Fr 24 Sa 25 So 26 Mo 27 Di 28 Mi 29 Do 30 Fr 31 Sa 1. 7. 1924 Zahl der Rundfunkhörer in Deutschland 100000 7. 7. 1854 Georg Ohm gestorben 13.7.1897 G. Marconi telegrafiert drahtlos über eine Entfernung von 7,5 km 15. 7. 1924 Einführung der Werbesendungen im Rundfunk 31.7.1907 Erster bildtelegrafischer Übertra¬ gungsversuch zwischen München und Berlin August 1 So 2.8. 1945 Unterzeichnung des Potsdamer Ab- 2 Mo kommens durch die UdSSR, die 3 Di USA und Großbritannien 4 Mi 5. 8. 1895 Friedrich Engels gestorben 5 Do 6.8. 1961 G.S.Titow umkreist mit £ T7r „Wostok II“ 17mal die Erde 0 JlT 7. 8. 1952 Gründung der Gesellschaft für / üä Sport und Technik 11.8. 1962 Erster kosmischer Gruppenflug 8 So durch Major Nikolajew und 9 Mo Oberstleutnant Popowitsch, 10 Di 11.-15.8. 11 Mi 13.8. 1961 Die Maßnahmen der Regierung der DDR zum Schutz der Staatsgren- 12 Do zen retten den Frieden in Europa 13 Fr 14. 8. 1777 Hans Christian Oerstedt geboren 14 Sa 18. 8. 1922 Der Sender Königs Wusterhausen .—— —— - überträgt die erste Rede 15 So 18.8. 1944 Ernst Thälmann im KZ Buchen- 16 Mo wald ermordet 17 Di 19. 8. 1819 James Watt gestorben 18 Mi 22. 8. 1860 Paul Nipkow geboren 19 Do 25. 8. 1867 Michael Faraday gestorben 20 Fr 26. 8. 1873 Lee de Forest geboren 21 Sa 26.8. 1929 Eröffnung des ersten deutschen Kurzwellensenders in Königs Wusterhausen (Sendeleistung 22 So 5 kW) 23 Mo 30. 8. 1869 Georg von Arco geboren 24 Di 25 Mi 26 Do 27 Fr 28 Sa 29 So 30 Mo 31 Di September 1 Mi 2 Do 3 Fr 4 Sa 5 So 6 Mo 7 Di 8 Mi 9 Do 10 Fr 11 Sa 12 So 13 Mo 14 Di 15 Mi 16 Do 17 Fr 18 Sa 19 So 20 Mo 21 Di 22 Mi 23 Do 24 Fr 25 Sa 26 So 27 Mo 28 Di 29 Mi 30 Do Weltfriedenstag 1.9. 1922 5.9. 1878 7.9. 1960 10.9. 1926 11.9. 1924 13.9. 1959 Gedenktag für die Opfer des Faschismus 14.9. 1883 21.9. 1964 22.9. 1791 Erster regelmäßiger, gebühren¬ pflichtiger Rundfunkbetrieb der Welt in Deutschland in Betrieb ge- nommen (Wirtschaftsrundspruch¬ dienst) Robert von Lieben geboren Wilhelm Pieck gestorben Erster zwischenstaatlicher Programmaustausch (Schweiz- Deutschland) Der „Freie Radio Bund Deutsch¬ lands“ (FRBD) wurde gegründet Die sowjetische kosmische Rakete „Lunik II“ erreicht den Mond Alexander Meißner geboren Otto Grotewohl gestorben Michael Faraday geboren Oktober 1 Fr 2 Sa 3 So 4 Mo 5 Di 6 Mi 7 Do Tag der Republik 8 Fr 9 Sa 10 So 11 Mo 12 Di 13 Mi 14 Do 15 Fr 16 Sa 17 So 18 Mo 19 Di 20 Mi 21 Do 22 Fr 23 Sa 24 So 25 Mo 26 Di 27 Mi 28 Do 29 Fr 30 Sa 31 So 1. 10. 1923 11. 10. 1889 17. 10. 1887 29. 10.1923 Der erste deutsche Rundfunksen¬ der ist fertiggestellt James Prescott Joule gestorben Robert Kirchhoff gestorben Eröffnung des deutschen Rund¬ funks durch die Berliner Radio- Stunde AG (Sendeleistung 0,25 kW) November 1 Mo 2 Di 3 Mi 4 Do 5 Fr 6 Sa 7 So 8 Mo 7. 11. 1917 9. 11. 1923 15. 11. 1926 21. 11. 1930 28. 11. 1820 9 Di 10 Mi Weltjugendtag 11 Do 12 Fr 13 Sa 14 So 15 Mo 16 Di 17 Mi Bußtag 18 Do 19 Fr 20 Sa 21 So Totensonntag 22 Mo 23 Di 24 Mi 25 Do 26 Fr 27 Sa 28 So * 29 Mo 30 Di Große Sozialistische Oktober¬ revolution in Rußland Einführung des Rundfunk-Nach¬ richtendienstes Der erste Wellenplan des Welt¬ rundfunkvereins tritt in Kraft Inbetriebnahme des ersten deut¬ schen Großsenders Mühlacker bei Stuttgart (Sendeleistung 60 kW) Friedrich Engels geboren Dezember 1 Mi 4. 12. 1924 Erste Große Deutsche Funkaus- 2 Do Stellung, 4.-14.12. 3 Fr 6. 12. 1892 Werner von Siemens gestorben 4 Sa 13. 12. 1816 16. 12. 1948 Werner von Siemens geboren Der französische Stadtkomman¬ dant von Berlin läßt die Sende- So J türme des Berliner Rundfunks in 6 Mo Berlin-Tegel sprengen 7 Di 17. 12. 1797 Joseph Henry geboren 8 Mi 20. 12. 1927 Deutschlandsender als stärkster 9 Do Sender Europas in Betrieb ge- 10 Fr nommen (Sendeleistung 30 kW) 11 Sa 22. 12. 1920 Erstes Instrumentalkonzert bei Versuchen des Senders Königs- 12 So Wusterhausen übertragen 24. 12. 1818 James Prescott Joule geboren 13 Mo 14 Di 15 Mi 16 Do 17 Fr - 18 Sa 19 So 20 Mo 21 Di 22 Mi Wintersanfang 23 Do 24 Fr 25 Sa 1. Weihnachts¬ feiertag 26 So 2. Weihnachts¬ feiertag 27 Mo 28 Di 29 Mi 30 Do t 31 Fr Silvester Termine der Leipziger Messe bis 1970 Frühjahrsmesse 1965 28. Februar bis 9. März 1966 6. März bis 15. März 1967 5. März bis 14. März 1968 3. März bis 12. März 1969 2. März bis 11. März 1970 1. März bis 10. März Herbstmesse 5. September bis 12. September 4. September bis 11. September 3. September bis 10. September 1. September bis 8. September 7. September bis 14. September 6. September bis 13. September Der moderne Fakir oder die Kulikow-Antenne ist IjMMjl radio-television immer dabei Dipl.-Ing. Klaus Schlenzig Zu Großem durch Kleinheit — Miniaturisierung in der Elektronik Kennzeichen der modernen Elektronik Die Entwicklung auf dem Gebiet der Elektronik läßt sich heute durch drei Begriffe kennzeichnen: Miniaturisierung , Automatisierung und Zuverlässigkeit. Die Automatisierung nimmt dabei eine Sonderstellung ein. Sie bezieht sich einmal auf die Herstellung von elektronischen Geräten selbst, zum anderen aber prägt sie immer mehr das Gesicht unseres gesamten Lebens. Vornehmstes Ziel der Technik - zumindest in der sozialistischen Gesellschaft - ist die Befreiung des Menschen von „Routinearbeit“. Jeder soll, seinen Fähigkeiten und Neigungen entsprechend, schöpferisch tätig sein können und möglichst großen Anteil am kulturellen und geistigen Leben nehmen. Die Beherrschung der Natur durch den Menschen wird ermöglicht durch Einrichtungen, die, von Menschenhand geschaffen, auf ihrem speziellen Gebiet „vollkommener“ arbeiten als der Mensch. Sie müs¬ sen zuverlässiger sein als er selbst, denn oft vertraut sich der Mensch ihnen an. Aber nicht nur an den Raumflug ist hier gedacht: Kein nor¬ males Passagierflugzeug ist heute ohne Elektronik denkbar; der Ver¬ kehr zu Wasser und zu Lande macht ebenfalls immer stärker von Automaten Gebrauch. Auch im Produktionsprozeß müssen diese Automaten mit größter Zuverlässigkeit arbeiten, denn Ausfälle sind um so schwerwiegender, je höher die Produktivität wird. All dies trifft in gleichem Maße auf das tägliche Leben zu, aus dem die Elektronik nicht mehr wegzudenken ist, wenn man sie oft auch gar nicht mehr wahrnimmt. Kernproblem: Miniaturisierung Je stärker die Elektronik überall eingesetzt wird, je komplizierter die Aufgaben werden, die man ihr überträgt, um so umfangreicher ist selbstverständlich auch der technische Aufwand. Daher muß man 27 Stationen auf dem Wege der Umsetzung von Schaltungen in Gerätekonstruktionen Station Technik Kennzeichen 1 herkömm¬ liche Ver¬ drahtung dreidimension., Röhren, herkömml. Bau¬ elemente 2 gedruckte Schaltung a) zweidim. Leitungs¬ züge, Miniatur-Röhren, herkömml., z.T. ge¬ druckte Bauelemente • b) zweidim. Leitungs¬ züge, Transistoren, her¬ kömml. und gedruckte Bauelemente 3 Molekular- Eiektronik a) räumlich variable Dotierung von Halb¬ leiterkristallen für pass, u. akt. Bauelem.-Funk¬ tionen in gemeinsamem Festkörper („integrierte Schaltung“) b) Aufdampfen mole¬ kularer Schichten aus halbleit., leit. u. dielektr. Mater, zur Erzeugung integrierter Schaltungen bestrebt sein, diese Mittel im Volumen zu verkleinern, sie leichter zu machen und ihren Energiebedarf zu senken. Alle drei Forderungen hängen eng zusammen. Nicht so offenbar für den Anwender, aber mindestens gleich wichtig ist die Forderung, daß mit wachsendem Bedarf an elektronischen Ein¬ richtungen diese selbst möglichst ohne menschliche Arbeitskraft zu fertigen sind. Schließlich aber wirkt sich die Miniaturisierung wesent¬ lich auf die Zuverlässigkeit aus. Die Verkleinerung der Bauelemente allein macht diese und die Geräte 28 konstruktive Beispiele Automatisier¬ barke it der Reparatur durch Grenzen Dichte [BE/cm 3 ] Fertigung engste Packung: Schachtel- kaum Austausch Montage, <0,3 Chassis bei Armeegeräten möglich von Bau- Austausch, (2. Weltkrieg). „Servicefreudiger“ durch Aufteilung der Geräte in verschieden große Baugruppen mit Chassis elementen Löttechnik Folienätztechnik (Hp-Platten): gut Austausch Reproduk- ~ 0,3 Erst Chassisnachbildung ver- (Plattenher- von Bau- tionstech- schied. Größen, dann einheitliche stell., Be- elementen nik, Baugruppen, optimal bestückt, stücken. Montage, Baukastensysteme Tauchlöten, Röhren- Prüfen) temperatur keramische Technik: Baugrup- gut Austausch pen einheitl. Maße (Modul- von Bau- Systeme), z.B. Tinkertoy mit Plättchen 22 mm X 22 mm gruppen Folienätztechnik: Leiterplatten gut Austausch Reproduk- 1 ...5 z.T. dreidim. gestapelt, z.B.Korn- von Bau- tionstech- paktbausteine 12,5 mm X 17,5 mm elem. oder nik, Präzi- X 17,5 mm (ohne Kappe) Baugruppen sion der keramische Technik: Mikro- sehr gut Austausch Automaten 5 ... 20 module, in DDR Plättchen von Bau- 0,8 mm X lOmmX 15 mm mit Bauelem. u. Leitungen, zu meist 12,5 mm Höhe gestapelt, verdrah¬ tet und eingegossen gruppen flache, gekapselte Plättchen von sehr gut Austausch Präzision 200... 1000 wenigen Millimetern Kantenlänge von der mit Außenanschlüssen oft in Ge¬ häusen ähnlich denen von Tran- Schaltungen Dotierung sistoren Größe der Kristallite >1000 (?) noch nicht unbedingt zuverlässiger. Die Zahl der Lötstellen z.B. verringert sich nicht, die Montage jedoch wird zur „Uhrmacherarbeit“, Prüfung und Reparatur komplizieren sich immer mehr. Diese Art der Miniaturisierung erreicht bald eine zum Teil menschlich bedingte, zum Teil von den Produktionsverfahren bestimmte Grenze, von der an andere Wege beschritten werden müssen. Diese aber sind es, die nicht nur eine bisher ungeahnte Volumenverringerung, sondern außerdem eine wesentlich größere Zuverlässigkeit bringen. Von dieser Warte aus gesehen erscheint die bisherige und die künftige 29 Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 2 □ pantinnq 0 „ Biologische' Q 73 \\ Schaltungen (2) p Bild 1 Rückblick und Vorschau zur Technik elektronischer Geräte (ein Versuch). Die Jahreszahlen sind im Weltmaßstab gemittelt 30 Entwicklung der Technik elektronischer Geräte und Einrichtungen so wie es Tabelle 1 und Bild 1 hinsichtlich Miniaturisierung und Auto- matisierbarkeit der Fertigung zeigen. In ihr zeichnen sich zwei Ten¬ denzen ab, die eine gewisse Zeit gleichzeitig bestehen, bis sich schlie߬ lich die zweite allein durchsetzt: Geräte, gefertigt aus einzelnen Bau¬ elementen, und Geräte, gefertigt aus Baugruppen; Baugruppen, zunächst zusammengesetzt aus einzelnen Bauelementen, und später Baugruppen, die deren Funktionen zusammenfassen, ohne daß sich nun noch einzelne Bauelemente herauslösen ließen. Damit verbunden ist dann ein rapides Absinken störanfälliger Lötstellen, woraus sich eine erhöhte Zuverlässigkeit der Schaltung ergibt. Herkömmliche Yerdrahtungstechnik „Zentralfigur“ ist das Bauelement. Dem wachsenden Funktionsinhalt der Geräte kam die Bauelementindustrie durch Verkleinern ihrer Bauelemente entgegen. Solange aber Elektronenröhren als aktive Bauelemente fungierten, waren diesem Bestreben Grenzen durch Span¬ nung und Temperatur gesetzt. Von speziellen Lösungen sei hier abge¬ sehen, bei denen mittels Verlustwärme geheizte winzige keramische Röhren zusammen mit anderen temperaturfesten und entsprechend geformten Bauelementen gestapelt und so zu Schaltungen verbunden wurden. Erst der Transistor mit seinem kleinen Spannungs- und Lei¬ stungsbedarf brachte größere Fortschritte. Dafür erforderten seine relativ kleinen Impedanzen größere Koppelkondensatoren, deren Miniaturisierung jedoch zufriedenstellend gelöst werden konnte. Gedruckte Schaltungen 1950 etwa tauchte erstmals stärker eine besondere Technologie auf, die schon die Fertigung mit Einzelbauelementen teilweise automati¬ sierbar macht und durch die Ausschaltung menschlich bedingter Schaltfehler eine größere Zuverlässigkeit verspricht: die Technik der gedruckten Schaltung. Ob in Form geätzter Leiterplatten als Träger von Bauelementen (oder bereits Baugruppen) oder als „echte“ ge¬ druckte Schaltung auf keramischen Trägern mit aufgedruckten Bau¬ elementen und Leitungszügen - diese Technologie wird lange Zeit Bestandteil der modernen Gerätetechnik bleiben. Modultechnik Interessante Station auf diesem Wege war das „Projekt Tinkertoy“ der USA: Keramikplättchen gleicher Kantenmaße wurden mit Leitungs- 31 zügen versehen, mit Bauelementen bestückt und mit Hilfe von Drähten übereinandergestapelt. Den Abschluß des Moduls bildete eineMiniatur- röhre. Diese Module wurden zu den verschiedensten Geräten zu- sammengesetzt. Der Grundgedanke, die Baugruppentechnik mit Ein¬ heiten großer Stückzahl, hat sich heute aus den verschiedensten Gründen durchgesetzt. Jedes elektronische Gerät läßt sich in einzelne Grundschaltungen auf- lösen, die auch für andere Gerätetypen verwendbar sind. Werden diese Grundschaltungen dazu noch äußerlich gleich gestaltet, so er¬ hält man günstige Bedingungen für Entwicklung, Konstruktion so¬ wie für Prüfung und Wartung. Vor allem aber kommen sie der Ten¬ denz entgegen, die Zusammenschaltung einzelner Bauelemente ab¬ zulösen durch die auf neue Weise (und möglichst von Automaten) zusammengesetzte Elementarschaltung. Mikromodul - Kompaktbaustein - Uniblock Rechenmaschinenhersteller sowie die Steuer- und Regeltechnik waren in der DDR die ersten, die für genau definierte Grundschaltungen einen größeren Bedarf anmelden konnten, einen Bedarf, der die erfor¬ derlichen größeren Investitionen für Automatenstraßen zu ihrer Her¬ stellung rechtfertigte (Bild 2). Im gleichen Maße, wie andere An¬ wender solche oder ähnliche Grundschaltungen einsetzen, wird diese Baugruppentechnik auch für andere Industriezweige sinnvoll (weil rentabel) werden. Parallel zur Mikromodultechnik läuft die Technik der Kompaktbau¬ steine. Sie erlauben auch kleinste Serien ohne größeren Automaten¬ park. Im Volumen sind sie den Mikromodul-Bausteinen vergleichbar. Daher haben sie zur Zeit überall dort Einsatzchancen, wo Geräte kleinerer Stückzahl hergestellt werden. Bild 3 zeigt Außenansicht und Aufbau eines Kompaktbausteins aus einer Grundplatte und einer Leiterplatte, zwischen denen sich die Bauelemente befinden. Interessant für die Technik von heute und morgen ist die Mikro¬ modultechnik wegen der beginnenden Abkehr vom Einzelbauelement. Wieder tragen keramische Plättchen (s. Bild 2) aufgedruckte und ein¬ gebrannte Leitungszüge (Silber), die zu lötbaren Kerben führen. Von ihnen aus erfolgt die Verdrahtung zum übrigen Stapel durch Steig¬ drähte. Diese dienen auch als Anschlüsse und passen in den Raster der gedruckten Schaltung. Zwischen den Leitern aber liegen leitende Flächen, die als Widerstände wirken oder (mit dem Träger als Dielek¬ trikum) als Kondensatoren benutzt werden. Daneben findet man noch aufgelötete größere Kondensatoren in Mikrobauweise. Durch das Aufdampfen von Widerstands- und Kondensatorschichten wird der 32 i J HIP WMsm SSi iis«!'«» ' ' » ’S - < - ■ ••• • mmmM mm v:?»S' ; • ■ ■ : ■• ' •: :■ VTv : Wmß Bild 2 Mikromodul-Baustein aus DDR-Fertigung , daneben einzelne Plättchen mit Widerständen und Leitungszügen :Mr. ■ iMllilis WM £// 1 MOhm direkt anschließen. Vor Jahren schon gelang es in der UdSSR, Transistoren zu entwickeln, bei denen an Stelle von Germanium die synthetische Faser Polyacryl¬ nitril eingesetzt wurde. Durch radioaktive Bestrahlung wurden bei die¬ sem Material Halbleitereigenschaften erreicht. Eine weitere interessante Entwicklung ist der sogenannte S-Transistor ( Switching-and-Swinging- Transistor ). Es handelt sich bei diesem Bauelement um eine transistor¬ ähnliche Kristallode mit einem sperrenden und zwei sperrfreien Über¬ gängen. Er wird vorwiegend in Oszillator- und Flip-Flop-Schaltungen eingesetzt. Ebenso spontan wie die Transistoren wurden Germanium- und Silizium¬ dioden sowie Gleichrichter weiterentwickelt. Doch seien auch da nur einige besonders interessante Neuentwicklungen genannt. So liefert z.B. die AEG Silizium-Hochleistungszellen, die bei entsprechender Wasser¬ kühlung mit 200 A belastet werden können (Typ Si 91). Besonders beachtenswert sind die niedrigen Sperrströme mancher Leistungsgleich¬ richter. Eberle und Co. bringt z.B. Siliziumgleichrichter in 10-A-Aus- führungen mit Sperrspannungen zwischen 50 und 600 V, die einen Sperr- Bild 1 Tunneldiode als abgestimmter Ver¬ stärker (a); Tunneldiode als Oszil¬ lator (b) und bistabiler Multivibra¬ tor mit Tunneldioden (c) Bild 1c 4 Elektronisches Jahrbuch 1965 49 Strom kleiner als 1 mA aufweisen. Für besonders hohe Spannungen wurde der Intermetall-Typ BYY19 entwickelt. Er ist bei 1000 V Sperr¬ spannung für einen Strom von 1 A ausgelegt. Als Gegenstück zu den großen „Brocken“ seien noch als neueste Ent¬ wicklung hochsperrende Subminiatur-Silizium-Planar-Epitaxial-Dioden von Ferranti angeführt. Sie sind für einen Durchlaßstrom von 200 mA ausgelegt. Die Spitzensperrspannung beim Typ ZS 151 ist 100 V und der Sperrstrom maximal 1 nA! Neben den Dioden und Gleichrichtern für Normalbetrieb sind noch eine Anzahl von Abarten dieser Bauelemente für Spezialzwecke auf dem Markt erschienen. Eine dieser Abarten ist die Tunneldiode. Da über Tunneldioden in der Fachpresse schon mehrfach berichtet wurde, soll auf die physikalischen Vorgänge in ihr nicht näher eingegangen werden. Es sei nur soviel gesagt, daß die Tunneldiode im Gegensatz zu anderen Dioden keine Sperrwirkung besitzt. Sie eignet sich zur Verstärkung, zur Bild 3 Stab ilisierungsschaltung m it Referenzverstärker 50 Schwingungserzeugung und für Schaltzwecke. Sie kommt meist als Ger¬ manium- oder Galliumarsenid-Tunneldiode in den Handel. SEL liefert Typen (z.B. den Typ ED 119) mit einer Grenzfrequenz von 1000 MHz. Inzwischen sind auch Labormuster von Tunneldioden aus DDR-Ferti- gung erhältlich. Bild 1 a bis 1 c zeigt die Tunneldiode in verschiedenen Einsatzfällen. Eine andere Abart ist die Vierschichtdiode (Bild 2). Über sie wurde in der einschlägigen Fachpresse genügend geschrieben, so daß an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen werden muß. Das güt auch für Vierschichttrioden (SU-Typ, z.B. D228). Ein Bauelement neuerer Fertigung ist der Trinistor von Westinghouse (London). Es handelt sich um einen gesteuerten Si-Gleichrichter hoher Schaltleistung. Mit einem Torstrom von nur 50 m A lassen sich beim Trinistor Betriebsströme von 25 A steuern. Der Einsatz des Trinistors ähnelt dem des Glühkatoden-Thyratrons. Die Firma Valvo bringt ge¬ steuerte Siliziumgleichrichter unter dem Namen „Thyristor“ mit Sperr¬ spannungen bis 400 V und Strömen bis 50 A in den Handel. Intermetall fertigt eine Kapazitätsdiode mit Typenbezeichnung BAY 34. Sie kann als Modulator-Diode in Gleichspannungsverstärkern dienen und weist dabei Eingangswiderstände von mehreren hundert Megohm auf. Ihr Sperrwiderstand ist > 2 GOhm. Von der gleichen Firma werden sogenannte „Referenzverstärker“ in den Handel gebracht, die eine Ver¬ gleichsspannungsquelle und die erste Stufe einer Stabilisierungsschaltung enthalten. Bild 3 zeigt das Prinzipschaltbild des Referenzverstärkers. Selbstverständlich konnten im Rahmen dieses kurzen Beitrages nicht alle neuen Halbleiterbauelemente aufgeführt werden. So wurden z.B. Fotohalbleiter und Solarbatterien ausgelassen. Abschließend sollen noch einige Schaltbilder den Einsatzbereich der besprochenen Bauelemente veranschaulichen (Bild 4 bis 6). Bild 4 Schaltung eines Oszillators mit einem S-Tran- sistor (a) und Schaltung einer Flip-Flop-Stufe mit S-Transistor (b) 51 Bild 5 Schaltung eines Rechteckgenerators. Mit Hilfe der Vier¬ schichtdiode werden Sägezahnschwingungen erzeugt, die durch die nachfolgende Schaltung begrenzt werden i 0 — 1 . J o Bild 6 Schaltung eines Ring Zählers mit Vierschichtdioden istorarten to sz ~ to 3 O Q. N ^ y .2 c2 2 f-H ' 03 co 3 >> H y s■-) y te N Q (3 C a s H PC .2 ‘Üj y 03 Ut O *-> JD 03 X 3 & •*» .§> .y S oi ’S *c> o <5 V. co 3 *3 o a > ffl 3 ~ö o r- § 5 So ~ o y 3 < E UJ s 5 o .tS * E 3 [Tl ü ^ Ö -ö •—< 3 1 2 fc 2 •o 'ü C =3 m o i— y O 3 > W 3 *3 2 1 y 3 ‘fcO u. y o *3 2 E y o y £ y £ y co 3 y to o N y y *3 to CO 3 3 tO c 3 N "3 3 3 GO (g O +-» 7) c/5 r~* — Ctf u. •M C/D C o • —J t/i $= u, O -►-• co • CO £ 3 •— -i—> CO tO 3 3 u. y 'S) y J y O G to ü • H to £ o 5 N y > to H u jl 2 3 co y «o 2 S H c. >> H l u- X 3 u c2 3 y j3 y •—> *-> 12 Cu c. >. H i P- Z a >» H l u- X y tC y y ^ to y .2 '-o S—i CO 1 -, • ' £ £8 i co c. >> H U- Z y to • •—< 2 3 y *o o ■ CO to 3 Ui O w CO U - :0 t-4 <4—> 3 • C/D - Cm co 3 CO ß y • «—* y 03 * • —* Ul W U ■*-* NF-Typ HF-Typ Durch Epitaxie (Aufbringen) einer schwachdotierten Kollektorsperrschicht erhält man je nach nachfolgen¬ dem Arbeitsverfahren den Epitaxial-Planar- oder den Epitaxial-Mesa-Transistor. Oberstleutnant Rudolf Greßler Der Weg zum Nachrichtenoffizier Selten hat sich ein Gebiet der Technik innerhalb weniger Jahrzehnte so rasch und umfassend entwickelt wie die Nachrichtentechnik. Es ist für uns heute fast selbstverständlich geworden, sich mit Hilfe neuzeitlicher Nachrichtenmittel über Grenzen, Länder, ja Kontinente hinweg mit anderen Menschen zu verständigen. Moderne, auf ausgedehnten und sicher arbeitenden Netzen eingesetzte Funk-, Fernsprech- und Fern¬ schreibeinrichtungen stehen uns zur Verfügung, deren Nutzer die Produk¬ tion, die sozialistische Landwirtschaft, der Handel, die staatlichen Organe und Institutionen sind und nicht zuletzt jeder einzelne von uns selbst. Aber nicht nur als Helfer der Gesellschaft, sondern auch - man denke an Rundfunk und Fernsehen - als Mittler unseres kulturellen Lebens sind die vielfältigen Arten der Nachrichtenübermittlung aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Es ist verständlich, daß das Nachrichtenwesen schon frühzeitig und im Verlaufe seiner Entwicklung in immer zunehmendem Maße in den Armeen aller Länder eine wichtige Rolle spielte, eine bewegliche Führung der Truppen ermöglichte und damit die wichtigste Voraussetzung zur Durchführung von Gefechtshandlungen überhaupt schuf. Die Nach¬ richtenmittel selbst haben sich seit den ersten Anfängen auf diesem Ge¬ biet umfassend geändert. Es ist klar, daß im Zeitalter der modernen Technik solche Nachrichtenmittel wie Meldeläufer, Meldereiter, Melde¬ hunde, Brieftauben usw. keinerlei Bedeutung mehr haben können und der Vergangenheit angehören. Heute werden in jeder Armee die modern¬ sten elektronischen Nachrichtenmittel ebenso eingesetzt wie in allen Bereichen unseres Lebens mit dem gleichen Ziel: Nachrichtenverbindun¬ gen über beliebige Entfernungen zu schaffen. Auch die Deutsche Demokratische Republik schuf sich eine Armee, die als Armee des Volkes dem Frieden dient und der Sicherung des fried¬ lichen und umfassenden Aufbaus des Sozialismus in der Deutschen Demokratischen Republik. Unsere Nationale Volksarmee ist eine moderne Armee, ihre Soldaten und Offiziere sind mit ihren technischen Kampfmitteln jederzeit in der 54 Bild l Nicht nur in der Theorie hat sich ein Offiziersschüler gut auszukennen. Er muß auch das erworbene Wissen in der Praxis anwenden können. Unser Bild zeigt einen Offiziersschüler bei Abgleicharbeiten im Labor Lage, Seite an Seite mit den Bruderarmeen der sozialistischen Staaten den Frieden zu verteidigen. Von den verschiedenen Waffengattungen der Landstreitkräfte unserer Nationalen Volksarmee kommt der Nachrichtentruppe besondere Be¬ deutung zu, denn sie bildet mit ihren Nachrichtenmitteln die Nerven¬ stränge der Armee. Alle Truppenbewegungen erfordern zuverlässige und schnell wirksame Nachrichtenübertragungsmittel, die es dem Komman¬ deur ermöglichen, seine Einheiten zu führen und wirkungsvoll einzu¬ setzen. Durch die überaus rasche Entwicklung der Kampfmittel in den letzten Jahrzehnten sind Rolle und Bedeutung des Nachrichtenwesens bei der Führung der Truppen erheblich gewachsen; dementsprechend ist auch die Bedeutung der Nachrichtentruppe zusehends größer geworden. Das Entstehen einer neuen und modernen Nachrichtentechnik und ihre Ein¬ führung in die Praxis machen eine qualifizierte und vielseitige Spezial¬ ausbildung der Soldaten, Unteroffiziere und Offiziere der Nachrichten¬ truppe notwendig. Neben Funkern , Fernsprechern und Fernschreibern , 55 Bild 2 Wenn in der Klasse die grundlegenden Kenntnisse im Fernschreiben erworben wurden , dann geht es ins Gelände, um die Fertigkeiten unter gefechtsnahen Bedingungen zu festigen die mit einfachen Handgriffen die technischen Anlagen, Geräte und Ein¬ richtungen sicher bedienen sollen, müssen hochqualifizierte Spezialisten , Mechaniker , Techniker und Ingenieure stehen, deren Ausbildung längere Zeit erfordert. Der unmittelbare Ausbilder und Erzieher für die Ange¬ hörigen aller dieser Sparten ist der Nachrichtenoffizier. Ein Nachrichten¬ offizier muß über gute Auffassungsgabe und rasches Reaktionsvermögen verfügen und neben umfangreichen militärischen und taktischen Kennt¬ nissen ein ausgezeichnetes Fachwissen besitzen. Es ist verständlich, daß er ohne eine allseitige Bildung diesen hohen und verantwortungsvollen Aufgaben nicht gerecht werden kann. Besonders sind gründliche Kennt¬ nisse in naturwissenschaftlichen Fächern unerläßlich. Sichere Beherr¬ schung der Grundlagen der Mathematik, Physik und Elektrotechnik, der Funk-, Fernsprech- und Fernschreibtechnik sowie Kenntnisse über die Funktion und Anwendung der Bauelemente sind die Voraussetzun¬ gen für das Erlernen und Verstehen der von Tag zu Tag umfangreicher und komplizierter werdenden Nachrichtenmittel, in denen heute die Elektronik gleichermaßen immer breitere Anwendung findet. Außerdem fordert die Nachrichtentechnik erhebliche technische Fertigkeiten, be- 56 Bild 3 Eine moderne Armee wie unsere NVA verfügt auch über Richtfunkgeräte. Unser Bild zeigt das Auf richten eines Antennenmastes 57 sonders bei der Instandhaltung und Instandsetzung von Nachrichten¬ geräten. denn auch unter den schwierigen Bedingungen des Kampfes muß eine pausenlose Arbeit der Nachrichtenmittel gewährleistet sein. Neben der fachlichen Ausbildung stehen in gleichem Maße umfassende Erziehungsaufgaben vor dem Nachrichtenoffizier. Die Anerziehung einer hohen Kampfmoral ist eine der wichtigsten Aufgaben, die im Verlaufe der Ausbildung und Erziehung der Nachrichtensoldaten zu er¬ füllen ist. Die Nachrichtentechnik ist in der Nationalen Volksarmee weit verbrei¬ tet und nicht allein mit der Nachrichtentruppe verbunden. Bei ihrem Einsatz haben Organisation und Disziplin große Bedeutung. Ohne den Menschen ist auch die modernste Technik tot. Es wäre ein Irrtum, an¬ zunehmen, daß sich durch den Einsatz moderner Nachrichtenmittel die Anforderungen an den Menschen vermindern. Im Gegenteil, es werden höhere Anforderungen an die Menschen gestellt, die diese Technik be¬ dienen und betreuen. Je komplizierter die Technik ist, um so disziplinier¬ ter muß man sich ihr gegenüber verhalten, um so wichtiger sind genaues Einhalten technischer und betrieblicher Dienstvorschriften und exakte Ausführung der Befehle und Anweisungen. Nicht zuletzt müssen beson¬ ders alle Angehörigen der Nachrichtentruppe ein Höchstmaß von Ver- Bild 4 Grundlage für jeden Funker ist das Morsen, das er im Klassenunterricht erlernt 58 schwiegenheit aufweisen und die bestehenden Geheimhaltungsbestim¬ mungen im Nachrichtenwesen strikt einhalten. Dazu sind sie jedoch nur dann wirklich fähig, wenn sie von der Gerechtigkeit unserer Sache über¬ zeugt sind, wenn sie am umfassenden Aufbau des Sozialismus aktiv teil¬ nehmen und bewußt ihren Dienst in den bewaffneten Kräften unseres Arbeiter-und-Bauern-Staates versehen. Aus diesen kurz dargelegten Bildungs- und Erziehungsaufgaben, die vor dem Nachrichtenoffizier als Ausbilder stehen, ergibt sich die Forderung nach einem bestimmten Maß pädagogischer Kenntnisse und Fähigkeiten, die für die Lösung der Aufgaben unerläßlich sind. Für die Heranbildung junger Menschen zum Offizier der Nationalen Volksarmee im allge¬ meinen und für die Ausbildung zum Nachrichtenoffizier im besonderen bedarf es also einer Ausbildungsstätte, die mit hervorragenden Lehr¬ kräften und einer ausgezeichneten materiellen Lehrbasis ausgestattet ist. Die Nachrichtenoffiziere werden auf den Offiziersschulen unserer Natio¬ nalen Volksarmee ausgebildet und erzogen. Die Fachrichtung Nach¬ richten der Offiziersschule der Landstreitkräfte (von der hier gesprochen werden soll) erfüllt die gestellten Forderungen in vollem Maße. Es werden in einer 3- bzw. 4jährigen Ausbildungszeit Offiziersschüler zu Nachrichtenoffizieren herangebildet. Entsprechend den dargelegten For¬ derungen sollten die Bewerber für diesen Beruf möglichst das Abitur ge¬ macht oder die lOklassige polytechnische Oberschule erfolgreich be¬ endet haben und über eine abgeschlossene Berufsausbildung verfügen. Von den Angehörigen der Nachrichteneinheiten wird erwartet, daß sie besonders politisch interessiert und aufgeschlossen sind und bewußt an der Stärkung der Nationalen Volksarmee und der Festigung unseres Staates teilnehmen. Die abgeschlossene Berufsausbildung der ehemaligen 10-Klassen-Schüler bzw. ein gleichzeitig mit dem Abitur erworbener Facharbeiterbrief soll sich auf Berufe der Fernmelde- bzw. Funktechnik oder artverwandte Berufsgruppen erstrecken. So werden im Nachrichten¬ wesen tätige Angehörige der GST (z.B. Amateurfunker) bzw. anderer gesellschaftlicher Organisationen oder aus dem Fernmeldewesen der Deutschen Post kommende Bewerber ihren Berufswunsch im Nachrich¬ tenoffizier erfüllt sehen. Wie bereits angedeutet, erstreckt sich die Ausbildung der Offiziers¬ schüler auf 3 bis 4 Jahre. Während einer 3jährigen Ausbildungszeit werden die Offiziersschüler zum Nachrichtenzugführer entwickelt und nach der Beförderung zum ersten Offiziersdienstgrad als solche einge¬ setzt, d.h. mit der Führung eines Zuges beauftragt. Neben der gesell¬ schaftswissenschaftlichen und taktischen Ausbildung sowie der mili¬ tärischen Körperertüchtigung erhalten sie in der Spezialausbildung einen Überblick über alle Nachrichtenmittel gemäß der Kommandohöhe, auf der ihr späterer Einsatz erfolgt. 59 Im ersten der 3 Lehrjahre werden - auf bauend auf den entsprechend der Vorbildung vorhandenen Kenntnissen - im wesentlichen Grundlagen¬ fächer wie Mathematik und Elektrotechnik gelehrt. Im 2. Lehrjahr er¬ folgt die Ausbildung in der Funk- und Fernmeldetechnik, im 3. Lehrjahr stehen Gerätelehre, Einsatz und Ausrüstung der Nachrichtenmittel auf dem Lehrplan. Dieser folgerichtige Aufbau des Lehrstoffes gewährleistet am Ende eine sichere Beherrschung in den einzelnen Fächern. Darüber hinaus werden während der Ausbildungszeit Qualifikationsprüfungen im Funken bzw. Fernschreiben abgelegt. Die Offiziersschulen der NVA sind bezüglich ihrer Studienebene den Fachschulen der DDR gleich¬ gestellt. Auf Grund dieser Tatsache erwerben die Offiziersschüler gleich¬ zeitig mit ihrer Ausbildung zum Nachrichtenoffizier eine staatlich an¬ erkannte und in allen Bereichen unserer Gesellschaft gültige Quali¬ fikation. Die Offiziersschüler mit abgeschlossenem 3jährigem Studium erhalten nach bestandener Prüfung das Zeugnis eines Technikers des Nachrichtenbetriebsdienstes. Die Offiziersschüler, die eine 4jährige Ausbildungszeit durchlaufen, werden entweder als Funkzugführer oder als Fernsprech-, Fernschreib¬ oder Richtfunkzugführer ausgebildet. In dieser Richtung erfolgt auch ihr späterer Einsatz,-jedoch auf einer anderen Kommandoebene als bei den 3jährig ausgebildeten Offiziersschülern. Das gegenüber dem erst¬ genannten Ausbildungszweig hinzukommende 4. Lehrjahr ist nicht schlechthin eine zusätzliche Ergänzung des 3-Jahresstudiums, sondern ihm liegt ein anderer methodischer Aufbau zugrunde. Die allgemeinen Grundlagenfächer (also das mathematische Rüstzeug, die Elektrotech¬ nik, die elektrische Meßtechnik und die Bauelemente) werden hier sehr intensiv behandelt und erstrecken sich bis in das 2. Lehrjahr. Die anschließend gelehrte Funktechnik umfaßt solche Zweige wie: Schwingungserzeugung und Modulation, Impulstechnik, Verstärker¬ technik, Funksende- und -empfangstechnik u.a.; in der Fernmelde- • technik entsprechend Fernsprech- und Fernschreibtechnik, um nur einige Beispiele zu nennen. Im Rahmen dieser technischen Grundlagen werden eine Reihe praktischer Übungen in den verschiedenen Labors durch¬ geführt, die der engeren Verbindung von Theorie und Praxis dienen. Im 3. und 4. Lehrjahr erfolgt auch hier das Studium der technischen Ge¬ räte, Apparate, Anlagen und Einrichtungen sowie deren Ausnutzung und praktischer Einsatz. Ebenso wie auch bei der 3jährigen Ausbildung wird eine bestimmte Zahl von Stunden Unterricht im Fach Pädagogik erteilt. Der Qualifikationsgrad für die Offiziersschüler mit 4jähriger Ausbildung ist entweder Ingenieur des Funkbetriebsdienstes oder aber Ingenieur des Fernmeldebetriebsdienstes. Aus diesem Grunde muß in der zweiten Hälfte des 4. Lehrjahres eine Ingenieurarbeit geschrieben werden, wie es auch an den zivilen Ingenieurschulen üblich ist. 60 Bild 5 Herzlich und kameradschaftlich ist die Freundschaft zwischen den Nachrichtensoldaten der NVA und den Nachrichten¬ sportlern der GST. Hier wird gerade eine Funkstation kleinerer Leistung erklärt Der Erwerb einer Funk- bzw. Fernschreibqualifikation ist selbstverständ¬ lich auch in der 4jährigen Ausbildung einbegriffen. Außerdem erlernen alle Offiziersschüler während ihrer Ausbildung die russische Sprache bis zu einem festgelegten Grad. Alle Offiziersschüler absolvieren ferner - meist im letzten Lehrjahr - ein Praktikum bei einem Truppenteil, wo sie sich auf ihre künftige Aufgabe praktisch vorbereiten und an Ort und Stelle den Wirkungsgrad ihrer bisherigen Tätigkeit überprüfen können. 61 Die erläuterten Lehrziele und Qualifikationsgrade, die in diesem Rahmen nur angedeutet werden konnten, unterstreichen zweifellos die bereits er¬ wähnten Forderungen an Lehrpersonal und Lehrbasis der Offiziers¬ schulen. Für die vielfältigen und umfangreichen Bildungs- und Erziehungsauf¬ gaben bei der Heranbildung von Offiziersschülern steht ein qualifizierter Lehrkörper zur Verfügung. Die Mehrzahl der Lehroffiziere verfügt über militärakademische, technische und pädagogische Qualifikationen bzw. umfangreiche Truppenerfahrung. In den spezialtechnischen Fächern sind ausschließlich erfahrene Ingenieure und Diplomingenieure als Lehrer tätig, die den Lernenden jederzeit mit Rat und Tat zur Seite stehen, die jede erdenkliche Hilfe bei der Lernarbeit leisten und ihr Bestes geben, um ihre Kenntnisse und Erfahrungen dem jungen Nachwuchs zu ver¬ mitteln. Alle Ausbilder kennen die Forderungen, die nach Beendigung der Schule an den jungen Offizier in der Praxis gestellt werden. Schließlich verfügt die Fachrichtung Nachrichten der Offiziersschule der Landstreitkräfte über eine Lehrbasis, die dem neuzeitlichsten Stand der Bild 6 Obwohl ein Offiziersschüler viel lernen muß , um die Lehrziele zu errei¬ chen, so kommt doch die Freizeit nicht zu kurz . In zahlreichen Interessen¬ gemeinschaften und Zirkeln findet jeder ein reiches Betätigungsfeld 62 Technik entspricht und allen Anforderungen gerecht wird. Zahlreiche vorbildlich eingerichtete Lehrklassen, Lehrkabinette, Lehrwerkstätten und Labors bieten den Offiziersschülern alle Möglichkeiten, zu studieren, zu experimentieren und eigene, schöpferische Tätigkeit zu entfalten. Die Offiziersschüler werden zur selbständigen wissenschaftlichen Arbeit er¬ zogen. Die Lehrklassen sind mit Bildwerfern und Projektionsflächen aus¬ gestattet, so daß sich mit Hilfe der vorhandenen Dia-Serien der akustische und optische Eindruck des Unterrichtsprozesses zu hoher Wirksamkeit vereinigt. Zahlreiche Lehrmodelle und Lehrtafeln ergänzen die Anschau¬ lichkeit im Unterricht. In der Funktechnik-Lehrklasse wird eine indu¬ strielle Fernsehanlage mit einer Kamera und 3 Empfängern zur an¬ schaulichen und wirkungsvollen Darstellung, z.B. bestimmter Elemente der Schaltungstechnik oder von Bauteilen in Kleinstbauweise, verwendet. Die Rationalisierung des Unterrichts als wichtiges wissenschaftliches und praktisches Problem, die Programmierung der Unterrichtstätigkeit oder Probleme der Optimierung des Unterrichtes stehen im Vordergrund der pädagogischen Problematik. So wurde u.a. bereits vor geraumer Zeit als modernes kybernetisches Lehrmittel eine Unterrichtsmaschine entwickelt. Die Offiziersschüler nehmen teil an der Rationalisatoren- und Erfinder¬ tätigkeit in ihrem Ausbildungszweig und beteiligen sich an der militär¬ technischen Propaganda der Fachrichtung. Das Leben an der Offiziersschule ist selbstverständlich nicht von Lern¬ pflichten überhäuft. Obwohl zur Erreichung der Lehrziele hart gearbeitet werden muß, kommt die Zeit der Entspannung bei Sport und Spiel und der allen jungen Menschen eigene Frohsinn nicht zu kurz. In Kultur- und Tanzgruppen, bei Theater- und Filmbesuchen finden Interessierte ihr freizeitliches Betätigungsfeld, wobei die musische Erziehung mit den schulischen Aufgaben und Pflichten in Einklang steht. Nach der Absolvierung der Offiziersschule und bestandenem Examen erfolgt die Beförderung zum Unterleutnant (nach 3jährigem Studium) oder aber zum Leutnant-Ingenieur (nach 4jährigem Studium) und der Einsatz in einem Truppenteil unserer Armee, wo der junge Offizier dann vor der verantwortungsvollen Aufgabe steht, junge Menschen, die ihren Ehrendienst in den bewaffneten Kräften leisten, auszubilden und zu er¬ ziehen. Die Liebe zur Technik bzw. das technische Interesse, das einer großen Zahl unserer männlichen Jugendlichen eigen ist, gepaart mit der Be¬ geisterung für den Beruf des Nachrichtenoffiziers, sind die Voraus¬ setzungen, um das nicht leichte, aber schöne Ziel zu erreichen. 63 Dipl.-Phys. Hans-Joachim Fischer Fortschritte in der HF-Technik Fragt man nach den bekanntesten und bahnbrechendsten technischen Errungenschaften der letzten 5 Jahre, so kommt man in unserem Fach¬ gebiet auf folgende: den Maser , den parametrischen Verstärker , den Laser , die Fiberoptik und die Molekularelektronik * Klammern wir die letzten beiden Errungenschaften aus, so sind die drei ersten Neuentwick¬ lungen aus dem Bedürfnis entstanden, möglichst rauscharme Empfänger hoher Empfindlichkeit zu besitzen, vor allem im Gebiet der Ultrahoch¬ frequenzen. Man kann die Empfindlichkeit .eines Empfängers durch sein Eigen¬ rauschen festlegen. Für die Höhe des Eigenrauschens ist in erster Linie die Eingangsstufe verantwortlich. Für die Ermittlung einer Kenngröße denkt man sich am Eingang des Empfängers einen rauschenden Wider¬ stand, dessen Wert gleich dem Eingangswiderstand und dessen Tempe¬ ratur veränderlich ist. Wäre der Empfänger ideal rauschfrei, dann müßte die Eigentemperatur des Widerstandes 0°K sein (absoluter Nullpunkt). Bei allen praktischen Empfängern ist die „Eingangsrauschtemperatur“, wie man diese Größe nennt, größer als 0°K. Wird dem Empfänger eine schwache Eingangsleistung zugeführt, so kann man am Ausgang des Geräts nur dann ein unterscheidbares Signal erwarten, wenn die Signal¬ leistung über der Rauschleistung liegt. In allen anderen Fällen geht das Signal im Rauschen unter. Es ist nun äußerst interessant, die Eigenrauschtemperaturen moderner Empfänger zu vergleichen. Dies geschieht in Bild 1. Man erkennt, daß Zentimeterwellenempfänger mit Mischdiodeneingang relativ unempfind¬ lich sind; sie haben Eingangsrauschtemperaturen von 3000 bis 10000 °K. Demgegenüber liegen die Eigenrauschtemperaturen der parametrischen Verstärker und Maser eine bis zwei Größenordnungen darunter. Ohne diese neuartigen rauscharmen Verstärker wäre kein Weltraumnachrich¬ tenverkehr möglich, auch das Satellitenfernsehen könnte nicht durch¬ geführt werden. * Siehe zu den letztgenannten Gebieten die entsprechenden Beiträge „Faseroptik“ und „Zu Großem durch Kleinheit“. 64 Bild 1 Rauschtemperaturen moderner Empfänger snnnZ-13 _ Radarempfänger 4 000 - - 72 und UHF-Diodensuper 3000 -1 lg l empfindlichste Zentimeterwellenempfänger — Parametrische Verstärker im VHF~ Bereich r Trioden bei500MHz, Rauscharme Mander j±. feldröhren bei Wem Parametrische Verstärkerim UHF-Bereich Trioden bei 30MHz Parametrische Verstärker im Zentimeter ¬ wellenbereich 10 - l-oo fl — Maser-Verstärker bei allen Mikro Wellen¬ frequenzen Während der parametrische Verstärker noch herkömmliche Verfahren benutzt, werden beim Maser und Laser erstmals Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Wellen und Molekülen zur Verstärkung und Schwingungserzeugung verwendet. Zuerst eine kurze Erklärung der Wirkungsweise des parametrischen Ver¬ stärkers: In einem Schwingkreis der Frequenz co wird die Kapazität (ein „Parameter“ des Schwingkreises!) periodisch mit der doppelten Frequenz vergrößert und verkleinert. Wenn bei der einen Halbwelle die maximale HF-Spannung am Kondensator steht, wird seine Kapazität verkleinert, dadurch steigt die Spannung an C an. Schwingt der Kreis durch Null, so ist auf dem Kondensator keine Spannung mehr vorhanden, und man kann seine Kapazität ohne Folgen für den Schwingkreis wieder auf den ursprünglichen Wert vergrößern. In Bild 2 sind der Schwing¬ kreis und das beschriebene Zeitverhalten dargestellt. Ohne Verändern der Kapazität schwingt der Kreis gedämpft aus. Durch das „Pumpen“ (wie man das gesteuerte Ändern der Kapazität nennt) wird der Kreis entdämpft, so als ob man einen negativen Widerstand parallelschaltete. Die verstärkende Wirkung kommt also nur durch Entdämpfen des Kreises zustande, was den parametrischen Verstärker zum „Zweipol¬ verstärker“ ohne Trennung zwischen Ein- und Ausgangskreis macht. Das gleiche gilt übrigens auch trotz des anderen Verstärkungsmechanis¬ mus für den Maser. Man kann derartige Zweipolverstärker im allge¬ meinen nicht in Kaskade schalten, ohne daß es zu einer Selbsterregung kommt. Es müssen beim praktischen Einsatz umfangreiche Schaltma߬ nahmen getroffen werden, die den so einfach erscheinenden Verstärker doch zu einem recht komplizierten elektronischen Gerät werden lassen. 65 5 Elektronisches Jahrbuch 1965 Bild 3 zeigt Schaltung und Aussehen eines parametrischen Koaxialkreis¬ verstärkers für das 70-cm-Amateurband. Als steuerbare Kapazität wird eine in Sperrichtung vorgespannte Spezialdiode (eine Varactor- diode, wie man sie nennt; in der DDR z.B. die Siliziumkapazitätsdiode OA520B des VEB WF Berlin) benutzt, deren Kapazität durch den Pumposzillator - auf einer höheren Frequenz schwingend - periodisch verändert wird. Die Ein- und Auskopplung der zu verstärkenden HF- Schwingung erfolgt über koaxiale Koppelschleifen. Zur genauen Ab¬ stimmung des Koaxialresonators nähert man eine kapazitive Platte dem heißen Ende des Innenleiters über eine Mikrometerschraube. Die Diode liegt ebenfalls am heißen Ende des Innenleiters, sie wird vom Pumposzillator durchgesteuert und entdämpft den Kreis. Bei 70 cm wurde mit diesem Verstärker eine Rauschzahl von 1 dB (Rauschtempe' ratur 75 °K!) erreicht, was besonders für UKW-Weitverbindungen, Aurora-Beobachtung oder Satelliten Verfolgung wichtig ist. Beim Maser wird auch ein negativer Widerstand zur Entdämpfung eines Schwingkreises erzeugt, jedoch in diesem Fall durch erzwungene Emis¬ sion von Strahlung in einem Gas oder in einem Festkörper. Der erste ausgeführte Maser benutzte Ammoniakgas als aktives Medium und er¬ zeugte stabile Schwingungen auf einer durch das Material bestimmten Frequenz im Wellenlängenbereich um 1 cm. Man leitete Ammoniak¬ gas in einen Hohlraumresonator und brachte die Moleküle durch elek¬ trische Felder auf ein höheres Energieniveau, aus dem sie durch die gleichfalls im Hohlraum vorhandene HF-Welle sozusagen „im Gleich- 66 schritt“ abgerufen und wieder ins niedrigere Energieniveau gebracht wurden. Den Übergang vom hohen zum niedrigen Energieniveau unter der Einwirkung eines steuernden Hochfrequenzfeldes nennt man indu¬ zierte Emission. Den Zusammenhang zwischen Energie und Frequenz gibt die Formel E = // • f wieder, wobei E die Differenz zweier Energie¬ niveaus, f die dem Übergang entsprechende Frequenz und h das Planck- sche Wirkungsquantum ist. Ein Maserverstärker für Mikrowellen besteht nun aus folgenden Ele¬ menten: einem Rubinkristall mit geringer Chrombeimengung als akti¬ vem Material, einem Hohlraumresonator, in dem die Wechselwirkung zwischen den Molekülen und der hochfrequenten Welle stattfinden kann, den Ein- und Auskoppelelementen für Signal- und Pumpfrequenz, dem äußeren Magnetfeld für den Rubinkristall und der Kühleinrichtung für den Rubinkristall. Durch Einwirkung der Pumpfrequenz auf den Kristall werden die Moleküle auf ein höheres Energieniveau gehoben, durch Ein¬ treffen der Signalfrequenz fallen sie wieder auf ein anderes, energie¬ ärmeres Niveau zurück. Die Kühlung des Kristalls mit flüssigem Helium ist erforderlich, damit die auf ein hohes Energieniveau gelangten Mole¬ küle nicht sofort durch thermische Eigenbewegung unkontrolliert auf das niedrigere Niveau zurückfallen. Es würde zu weit führen, die genaue Theorie des Masers zu erläutern, einige Einzelheiten werden noch bei Varaktordiode Ä,/b -Koaxialkreis Bild 3 A usführ urigsb eispiel eines einfachen parametrischen Verstärkers im UHF-Gebiet a) prinzipieller Aufbau des parametrischen Verstärkers, b) konstruktive Ausführung des parametrischen Signal- Koaxialkreisverstärkers für 70 cm 67 der Beschreibung des sehr ähnlich arbeitenden Lasers gesagt. Aus dem Gesagten erkennt man aber bereits, daß der Aufwand für einen „Mole¬ kularverstärker“ recht hoch ist, was seine Anwendung nur bei speziellen Fällen rechtfertigt (d.h. wenn alle sonstigen Verstärker nicht rauschfrei genug sind). So findet der Maser sein Hauptanwendungsgebiet in der Radioastro¬ nomie und in Satellitenbeobachtungsstationen. Er wird bisher meist in ortsfesten, umfangreichen Empfangsstationen eingesetzt. Je nach dem verwendeten Material und einem äußeren Magnetfeld kann der Maser bei verschiedenen Frequenzen arbeiten. Geräte für Wellenlängen bis her¬ ab zu 3 cm sind in vielen Ländern der Welt, auch in der DDR, realisiert worden. Der Gasmaser kann als sehr genaues Frequenznormal eingesetzt werden; Arbeiten auf diesem Gebiet hat vor allem die Sowjetunion im Lebedew- Institut der Akademie der Wissenschaften der UdSSR durchgeführt (Basow und Prochorow). Intensive Forschungsarbeiten auf dem Maser¬ gebiet werden in der Welt seit etwa 6 bis 7 Jahren betrieben; wir stehen also erst am Anfang der Entwicklung. Die jetzt laufenden Forschungs¬ arbeiten haben den Zweck, eine technisch einfache Form zu finden, in der sich das neue Verstärkerprinzip bei möglichst vielen Frequenzen an¬ wenden läßt. ln letzter Zeit wird in der internationalen Presse des öfteren vom quan¬ tenmechanischen optischen Generator oder LASER (lichtangeregter, Strahlung emittierender Resonator) gesprochen. Was ist nun ein der¬ artiges Gerät, und welche Vorteile bietet es? Jedem Menschen ist bekannt, daß ein Lichtstrahl, der durch einen Stoff hindurchtritt,diesen geschwächt wieder verläßt. Die von einer Strahlungs¬ quelle auf Grund atomarer Vorgänge ausgehende Lichtstrahlung kann also immer nur in ihrer Intensität abnehmen. Bei allen Lichtquellen (Sonne, Kerze, Glühlampe usw.) erfolgt eine Lichtaussendung, wenn ein Elektron des Atomkerns von einer energiereicheren äußeren Bahn auf eine innere springt (Bohrsches Atommodell). Wie alle atomaren Vor¬ gänge findet dieses „Springen“ zufällig und daher zu ganz verschiede¬ nen Zeitpunkten statt. Das ausgesandte Licht besteht also aus unregel¬ mäßig aufeinanderfolgenden kurzen Schwingungsstößen, den sogenann¬ ten Lichtquanten. Da die Lichtaussendung bei zwei verschiedenen Strahlungsquellen stets zu unterschiedlichen Zeitpunkten in kurzen Schwingungszügen sehr kleiner Wellenlänge erfolgt, kann man auch die Energie im Lichtstrahl nicht durch Zusammenschalten zweier Licht¬ quellen vergrößern. Die Physiker suchten nun nach einem Verfahren, Lichtwellen ähnlich wie Rundfunkwellen zu verstärken. Lange Zeit jedoch war diese Forschungs¬ arbeit nicht von Erfolg gekrönt. Erst in den letzten Jahren konnten - aufbauend auf Arbeiten von Einstein , Planck , Fabrikant (SU) oder 68 Bild 4 l mpuls- R ub in las er a) Ausführungsbeispiel eines Impuls-Rubinlasers (nur optischer Kopf), b) prinzipieller Aufbau des Lasers Resonator mit Blitzröhre Austritts Öffnung des Laser¬ strahls tinstetischraube b) wendelförmige Xenonblitzlcmpe Gleichstrom- Hochspannungsnetzgerät Townes (USA) - Lichtverstärker und neue Lichtquellen sehr hoher Energie entwickelt werden. Wenn es gelingt, die Lichtquelle dazu zu bringen, daß sie ihre Strahlung zu genau festgelegten Zeitpunkten abgibt, sie sozusagen in regelmäßigen Abständen aussendet, dann kann man mehrere Lichtquellen „parallel¬ schalten“ und damit im Strahl hohe Energien erzeugen. Man muß nur die Elektronen zum „gleichzeitigen Springen“ bringen (erzwungene Emission, Einstein 1916). Das Grundprinzip des Lasers besteht in einer zeitlich kontrollierten Wechselwirkung des Lichtstrahls mit einem Stoff, der bei Lichtanregung selbst Licht abgeben kann (Fluoreszenz). Die grundsätzlichen Bestandteile eines technisch verwendbaren Lasers sind: a) das aktive Material, welches bei Lichteinfall selbst Licht aussenden kann; b) der Resonator (z.B. Rubinkristall), in dem die Wechselwirkung zwi¬ schen Licht und Materie stattfinden kann, und c) die Stromversorgung für die anregende Lichtquelle (etwa einer größeren Elektronenblitzröhre entsprechend). 69 Aus energetischen Gründen sendet das aktive Material Licht einer längeren Welle aus als der, mit der es angeregt wird. So wird meist mit grünem Licht erregt, aber rotes Licht ausgesandt. Da man eine Umwandlung des Lichtes von einer ungeordneten Form in eine geordnete vornimmt - indem man die atomaren Prozesse zeitlich durch die erzwungene Emission steuert muß man natürlich in den Laser mehr Energie hineinstecken, als man herausbekommt. Man nennt das Verhältnis der herauskommenden zur hineingebrachten Energie den Wirkungsgrad. Dieser liegt bei den gegenwärtig eingesetzten Impuls¬ lasern bei 0,2 bis 2%, bei dem hier nicht näher beschriebenen Gaslaser mit Neon-Heliumgemisch sogar noch zwei Größenordnungen darunter. Man hofft, im Zuge der Weiterentwicklung 10% zu erreichen. Als aktives Material, welches durch Licht angeregt wird und dann selbst Licht abstrahlt, benutzt man sowohl ein Helium-Neon-Gasgemisch (für einen dauernd mit geringer Leistung arbeitenden Laser) als auch einen Rubinstab oder Neodymglasstab (für einen mit kurzen, starken Licht¬ blitzen arbeitenden Laser). Die Suche nach anderen Materialien für Laser - auch für andere Wellen¬ längen - ist im Gange. Die Reinheit der verwendeten Substanzen muß höchsten Anforderungen entsprechen. Man hat inzwischen mehr als 50 „lasernde“ Substanzen gefunden. Bild 4a zeigt die Ausführung eines Laserkopfs; das zugehörige Strom¬ versorgungsgerät ist in Bild 4b im Prinzip dargestellt. Die maximale Energie des scharfgebündelten Laserstrahls beträgt zur Zeit 500 Ws. Durch die Form des verwendeten Rubinkristalls wird diese Energie in einem Strahl von 5 mm Durchmesser konzentriert. Das Besondere der aus dem Laser austretenden Lichtwelle ist neben der hohen Energie noch die Tatsache, daß nur eine sehr schmale Spektrallinie im roten Bereich abgestrahlt wird und daß die Lichtwellenzüge eine feste Phase haben, d.h. auf Grund der erzwungenen Emission in einer konstanten Zeit¬ beziehung stehen. Während man bisher aus dem Spektrum des weißen Lichtes nur eine Spektrallinie herausfiltern und mit deren Energie nicht c~ -22 ausgef. färb. Licht violett a ) rot Wellenlänge Ä Bild 5 Erzeugung einfarbigen Lichtes a) bisherige Möglichkeit, einfarbiges Licht zu erzeugen b) Ausnutzung des Laserstrahls für diesen Zweck 70 über die Energie des Spektrums kommen konnte, gelingt es mit dem Laser, die Energie des gesamten Spektrums in einer Spektrallinie zu ver¬ einigen. Damit wird die Energie dieser Linie um viele Male größer (siehe beigefügte Zeichnung Büd 5). Man nennt einfarbiges Licht mit diesen Eigenschaften kohärent (auf Deutsch zusammenhängend). Ähnlich wie es vom weißen, nichtkohären¬ ten (also ungeordneten) Licht her bekannt ist, kann man mit Sammel¬ linsen den Strahl bündeln und auf einen Brennpunkt richten (konver¬ genter Strahl). In diesem Brennpunkt lassen sich unerhört große Lei¬ stungsdichten erreichen, die in der Größenordnung von rund 8 Millionen Kalorien pro Quadratzentimeter liegen. Auf diese Weise ist es möglich, auf kleinen Flächen sehr hohe Temperaturen (wesentlich höher als die Sonnentemperatur) zu erzielen. Die Anwendungsgebiete für Laser liegen in der Nachrichtentechnik, der Medizin, der Metallbearbeitung, der Physik und der Militärtechnik. Gaslaser wird man für die Nachrichtenübertragung im Weltraum ein- setzen, wenn die Frage der Modulation des Lichtes mit der zu über¬ tragenden Nachricht geklärt ist. Das Laserlicht übernimmt dann die Funktion der Trägerwelle. Auf der Erde tritt die atmosphärische Dämp¬ fung störend in Erscheinung und begrenzt die Reichweite einer Laser- Nachrichtenverbindung, jedoch kann, ähnlich wie bei der in der Hoch¬ frequenztechnik bekannten Hohlkabelübertragung (H 0 i-Übertragungs- technik), ein Lichtleiter (z.B. Glasfaser oder Polystyrolstab) benutzt werden, der als „Kabel“ wirkt. Bestechend ist die große Bandbreite, die man mit einer Laser-Nachrichtenverbindung übertragen kann. So könnte man alle Fernsehprogramme der Erde über einen Laserstrahl gemeinsam übertragen. In der Medizin ermöglichen Laserstrahlen Mikrochirurgie, lokale Ver¬ schweißung von Geweben oder gezielte Therapie (Ausbrennen von Tumoren). Ein wichtiges Anwendungsgebiet, das sicher in Zukunft weitgehend das bestimmende Gebiet für den Lasereinsatz werden wird, ist die Metall¬ bearbeitung. In nahezu allen Metallen, auch bei hochschmelzenden Materialien wie Wolfram oder Molybdän, kann der Laser die Schmelz¬ punkttemperatur in einem Punkt hervorrufen. Ähnlich wie bei Elektro¬ nenstrahlwerkzeugen lassen sich hohe Energien auf kleinen Flächen konzentrieren. Beide Bearbeitungsverfahren haben zur Zeit gleiche Leistungsdichten, jedoch liegt der Wirkungsgrad des Elektronenstrahl¬ werkzeugs mit 50% wesentlich höher. Nachteilig ist, daß der Elektronen¬ strahl im Vakuum erzeugt und auch dort angewandt werden muß. Beide Verfahren sind nicht geeignet für tiefe Löcher oder Schnitte. Beim Schweißen mit Lasern wurden folgende Erfahrungen gesammelt: Stahl verdampft tiefer, als erwartet, Aluminium weniger tief. Molybdändrähte lassen sich in der Luft gut miteinander verschweißen. Bei hoher Ober- 71 flächenreflexion ergibt sich geringe Leistung am Arbeitsort, weil die Laserstrahlen zurückgeworfen werden. Dies wird eventuell für Scha¬ blonen zum Bohren komplizierter Formen von Nutzen sein. In der Physik kann der Laser als Normal für genaue Längenmessung oder zur Durchführung spezieller optischer Interferenzversuche benutzt werden. Im Jahre 1961 wurden erstmalig mit Lasern nichtlineare optische Effekte (Erzeugung optischer Oberwellen) hervorgerufen. Eine An¬ wendung des Lasers zur Messung von Plasma-Parametern bei Fusions¬ versuchen ist beabsichtigt. Man kann mit Laserstrahlen chemische Re¬ aktionen auslösen, Gase ionisieren und starke örtliche Feldstärken oder Erwärmungen bewirken. In der Militärtechnik verspricht man sich vom Laser eine Verbesserung des impulsoptischen Entfernungsmessers und ein störfreies Raketen- leitverfahren. Ein experimentelles Lichtradargerät (Colidar) mit Laser gestattete eine Reichweite von 12 km bei Tageslicht (USA). Als Versuch für die Überbrückung größerer Entfernungen mit Lasern wurde in den USA der Mond mit dem Lichtblitz eines Rubinlasers an¬ gestrahlt. Die kurze Aufhellung am Südrand des Kraters Albategnius konnte mit Fernrohr einwandfrei beobachtet werden. Ein wesentlicher Nachteil der jetzt bekannten Impulslaser ist die Tat¬ sache, daß aus energetischen Gründen nur etwa alle 20 s ein Lichtblitz hoher Energie erzeugt werden kann. Eine schnellere Blitzfolge würde zur thermischen Überlastung des Kristalls führen, und auf Grund des schlechten Wirkungsgrads müßte man sehr hohe Energien aus dem Stromnetz zuführen (einige 100 Kilowatt). Man erzeugt jetzt die hohen Energien durch Kondensatoraufladung. Die Kondensatorenbatterie wird langsam aufgeladen und schnell über die anregende Blitzröhre entladen. Auch induktive Stromspeicher werden eingesetzt, denn für die elektrische Energie gilt W = — c U 2 = — L I 2 . 2 2 Die genannten Probleme sind jedoch in naher Zukunft lösbar. In den USA produzieren etwa 30 Firmen Lasergeräte in kleinen Stückzahlen. Je nach Ausgangsleistung liegen die Preise bei 2000 bis 25000 Dollar pro Stück, es handelt sich dabei um eine sehr lohnintensive Fertigung. Über industriellen Einsatz sind allerdings noch keine Nachrichten vorhanden, die bisher gebauten Geräte werden zur Zeit für die Grundlagenforschung benutzt. In der Sowjetunion sind Arbeiten am Lebedew-Institut für Physik der Akademie der Wissenschaften der UdSSR im Gange, die Grundlagen¬ fragen und Anwendungen von Quantengeneratoren (Lasern) betreffen. Auch in der DDR sind in einigen Instituten der Akademie der Wissen- 72 • schäften Grundlagenforschungsarbeiten über quantenmechanische Ge¬ neratoren durchgeführt worden. In diesem Zusammenhang ist es interessant, daß die Sowjetunion das Forschungsthema „Laser“ zum Schwerpunktthema für 1963 erklärt hatte. Durch kollektive Zusammenarbeit zwischen der Deutschen Akademie der Wissenschaften und dem VEB Carl Zeiss, Jena, war es möglich, zur Frühjahrsmesse 1964 erstmalig industriell in der DDR gefertigte Laser¬ geräte der Öffentlichkeit vorzustellen. Es handelte sich um einen Helium- Neon-Dauerstrich-Gaslaser und um einen kleinen Rubin-Impulslaser. Mit der Entwicklung des Lasers ist eine neue Etappe der Entwicklung der Optik - die Kohärenzoptik - eingeleitet worden. Viele aus der Hoch¬ frequenztechnik bekannte Verfahren lassen sich nun in abgewandelter Form auch in der Optik anwenden. Entwicklungen dieser Art sind heute nur von hochindustrialisierten Ländern mit einem hohen Aufwand an Forschungskapazität durchführbar. Die angemessene Art der Entwick¬ lung stellt die Kollektivarbeit vieler wissenschaftlicher Kollektive auf breiter Basis - möglichst mit internationalem Erfahrungsaustausch - dar. In den nächsten Jahren wird in der ganzen Welt auf diesem Gebiet intensiv geforscht werden. Aus der Gesellschaft Das jahrelange gute Einvernehmen zwischen Otto Miesmatsch (53) und seinem Kollegen Hugo Aufdraht (37) nahm ein jähes Ende. M. mißfiel der Mißbrauch seines Weckers durch A. Tatbestand: A. hatte eine Anlage gebaut , bei der ein Mikrofon bestimmte akustische Signale über einen Verstärker und einen Schmitt-Trigger einem transistorisierten Relais zuführte , das seinerseits eine elektrische Klingel zum Ansprechen brachte. Die Anlage befand sich im Schlafzimmer von A., das Mikrofon an der Wand zu Nachbar M. Jeden Morgen löste dessen Wecker nun A.s Anlage aus. Entschuldigung von A.: „Ein Wecker ist mir zu teuer , und seit M. seine Wand akustisch abgedichtet hat (ich schnarche ihm zu laut), reicht die Lautstärke seines Weckers für mich nicht mehr aus.” A. und M. wohnen in eitlem Neubau. P.S.: A. läßt sich jetzt durch den Wecker von Karl Friedlich (45) wecken , der zwei Stockwerke tiefer wohnt und zur gleichen Zeit aufstehen muß. Das Mikro¬ fon sitzt an den Buchsen der Gemeinschaftsantennen-Anlage. 73 Ing. Klaus K. Streng Fortschritte beim UHF-Fernsehen Seit 1963 wird im VEB Funkwerk Erfurt die Röhre E/PC 88 gefertigt. Es hat den Anschein, als wäre mit der Entwicklung dieser Röhre ein Stand des UHF-Kanalwählers erreicht, der sich in bezug auf Grenz¬ empfindlichkeit und Verstärkung mit Elektronenröhren kaum noch überbieten ließe. An der Schaltungstechnik des Kanalwählers ist dabei im Prinzip nichts geändert worden seit der Schaffung der Röhre E/PC 86. Die Antennen¬ energie gelangt - bei 240-Ohm-Kabel über eine A/4-Anpaßleitung - in ein rrc-Glied zur Katode einer UHF-Vorstufe in Gitterbasisschaltung. In der Anodenleitung dieser Röhre befindet sich ein Leitungskreis (meist in Halbwellentechnik), der die Primärseite eines Bandfilters bildet. Der identisch ausgeführte Sekundärkreis stellt über eine Koppelschleife die Weiterleitung des Signals zur selbstschwingenden Mischstufe her. Der frequenzbestimmende Schwingkreis für die Oszillatorfrequenz (eben¬ falls ein Leitungskreis) befindet sich in der Anodenleitung der Misch¬ röhre, die Abstimmung aller 3 Kreise (Bandfilterkreise und Oszillator¬ kreis) erfolgt im Gleichlauf. Hierzu werden meist kleine Drehkonden¬ satoren (siehe Bild 1) verwendet, seltener Kurzschlußschieber auf den Leitungskreisen (die dann allerdings Viertelwellenlängenkreise sind). Die mit der E/PC 88 erzielte Verbesserung ist nur gering gegenüber den Werten mit dem Vorläufertyp E/PC 86 und macht sich vor allem in einer größeren Empfindlichkeit am hochfrequenten Ende des Fernsehbandes V bemerkbar. Dabei wirkt sich vor allem der kleinere Rückwirkungsleit¬ wert der E/PC 88 günstig aus. Vergleichsweise werden hier die wichtigsten Daten der beiden Röhren gegenübergestellt. * Seit 1962 existieren auch Lösungen für den UHF-Kanalwähler mit Transistorbestückung. Sie erlauben eine außerordentliche Steigerung der (durch das Eigenrauschen der ersten Stufen begrenzten) Grenzempfind¬ lichkeit des UHF-Fernsehempfängers. Wird für einen guten, röhren- * Die Angaben gelten in beiden Fällen für UHF-Verstärkerstufen in Gitterbasis¬ schaltung, wie sie als Eingangsstufe im Kanalwähler verwendet wird. 74 E/PC 86 E/PC’88 Anodenspannung 175 V 160 V Gittervorspannung -1,5 V -1,25 V Anodenstrom 12 mA 12,5 mA Steüheit 14 mA/V • 13,5 mA/V Durchgriff 1,4% 1,55% Innenwiderstand 5kQ 4,8 kD Eingangskapazität* 4,3 pF 3,8 pF Ausgangskapazität* 3 pF 1,8 pF Anoden-Katodenkapazität* 0,25 pF 0,055 pF Katodenwiderstand 125 Q. 100 Q * Die Kapazitätsangaben gelten für die Röhre mit äußerer Abschirmung. bestückten Kanalwähler mit PC 88 in der UHF-Vorstufe eine Rausch¬ zahl von 15 bis 20 kT 0 angegeben, so erreicht man mit dem transistori¬ sierten UHF-Kanalwähler gemäß Bild 2 eine Rauschzahl von 4 bis 7kT 0 . Bild 3 gibt den Stromlaufplan des transistorisierten Verstärkers wieder. Der Minuspol der Speisespannung liegt an Masse, um die Stromver¬ sorgung des Kanalwählers aus der Anodenspannung bei röhrenbestück¬ ten Fernsehgeräten zu gestatten. Die Abstimmung der Leitungskreise erfolgt in diesem Fall mit Kurzschlußschiebern im Gegensatz zum Kanal¬ wähler nach der Schaltung Bild 1. Im übrigen ist die große Ähnlichkeit der Schaltungen von röhren- und transistorbestückten Kanalwählern unverkennbar. Auch in der Schaltung Bild 3 gelangt die Eingangs¬ spannung zum Emitter des Vorstufentransistors (die dabei verwendete Basisschaltung ist der Gitterbasisschaltung der Elektronenröhre ähn¬ lich). Im Kollektorkreis des Transistors liegt die Primärseite des Band- Bild 1 Vereinfachte Schaltung eines UHF-Kanal¬ wählers mit PC 88 in der Vorstufe Bild 2 Ansicht eines uolltransistorisierten Kanalwählers (Foto: Grundig) filters. Die Sekundärseite führt zum Emitter des zweiten Transistors (selbstschwingende Mischstufe). Zur einigermaßen gleichmäßigen Kopplung über den gesamten Fre¬ quenzbereich des Bandes IV/V ist neben der induktiven noch eine ge¬ ringe kapazitive Kopplung der beiden Kreise an den heißen Enden vor¬ gesehen. Die Abstimmung der Oszillatorfrequenz erfolgt durch einen Leitungskreis in der Kollektorleitung der Mischstufe. Zur Gewähr- .76 leistung des korrekten Arbeitspunktes der Transistoren liegen Wider¬ stände zwischen Plus- und Minuspol der Speisespannung für die Basis¬ vorspannung bzw. ein Widerstand in der Gleichstrom-Emitterleitung. Aus der Fotografie des Kanalwählers (Bild 2) ist deutlich ersichtlich, wie stark sich die Konstruktion von röhrenbestückten Kanalwählern auch bei der Transistorisierung auswirkt. Dies gilt nicht nur für den gezeigten Kanalwähler, sondern generell. Extrem ausgedrückt: Bisher begnügte man sich im wesentlichen damit, die Röhre durch einen entsprechenden Transistor zu ersetzen, ohne viel am mechanischen Aufbau zu ändern. Die Verwendung der raumsparenden Transistoren mit ihren gegenüber Elektronenröhren wesentlich geringeren Kapazitäten bzw. Zuleitungs¬ induktivitäten erlaubt es, mehr als bisher bei der Konstruktion auf UHF-technische Gesichtspunkte einzugehen. Hinzu kommen noch der Fortfall der bei einer Elektronenröhre erforderlichen Heizung, das Fehlen des Sockels beim Transistor sowie andere Faktoren. Außer einer weiteren Verringerung der Abmessungen und der Masse des Kanal¬ wählers würde eine solche zweckentsprechendere Konstruktion sich auch auswirken in einer weiteren Verbesserung der Grenzempfindlichkeit und der Leistungsverstärkung. Bild 4 77 4 Könnte die Transistorisierung auch eine Steigerung der Grenzempfind¬ lichkeit röhrenbestückter Fernsehempfänger bewirken? Es leuchtet ein, daß dies nur mit Hilfe eines sehr rauscharmen Antennen¬ verstärkers geschehen kann. Dieser verstärkt die von der Antenne ge¬ lieferte Energie und gleicht Verluste in der Antennen-Energieleitung aus. Hierzu erweist sich die Anordnung des Antennenverstärkers unmittel¬ bar bei der Antenne - nicht am Fernsehgerät - am günstigsten. Durch einen einstufigen transistorisierten Antennenverstärker mit dem Transistor AF 139 erreicht man je nach Kanal eine Rauschzahl von 4 bis 8 kT 0 und eine Verstärkung von 9 bis 12 dB bei einer Bandbreite von 20 bis 55 MHz. Die Speisung des Verstärkers erfolgt mit 12 V und etwa 3 mA. Sie kann über das Antennenkabel erfolgen. Solche transi¬ storisierten Antennenverstärker erlauben eine sehr wirtschaftliche Lö¬ sung für den UHF-Fernsehempfänger: Der eigentliche Empfänger ent¬ hält einen röhrenbestückten Kanalwähler. Tn Gebieten mit geringer Feldstärke ist eine sehr hohe Grenzempfindlich¬ keit erforderlich. Hier wird den UHF-Fernsehantennen lediglich ein kleiner transistorisierter Antennenverstärker nachgeschaltet. Diese Lö¬ sung ist besonders günstig in Ländern, die noch keine sehr leistungs¬ fähige Halbleiterindustrie besitzen. Außerdem erlaubt sie die Fertigung von relativ preisgünstigen Fernsehempfängern in großen Mengen. Übrigens sind UHF-Transistoren und mit ihnen bestückte Antennen¬ verstärker und Kanalwähler auch in den Ländern mit hochentwickelter Halbleiterindustrie vorläufig nicht billig wegen der großen Ausfallrate bei der Fertigung und der kostspieligen Technologie. Wir stehen noch am Anfang der Transistorentwicklung. Das stürmische Vordringen dieses Halbleiterbauelementes nach immer höheren Fre¬ quenzen spricht dafür, daß die nächsten Jahre dem Techniker noch manche Überraschung bringen werden, auch beim Fernsehempfänger. Vom Kanalwähler und Antennenverstärker nun zur Antenne. Bevor das Signal zum Kanalwähler gelangt, dort verstärkt und auf die Zwi¬ schenfrequenz umgesetzt wird, muß es zuvor von einer Antenne auf¬ genommen werden. Während der letzten 12 Monate gab es bei der Ent¬ wicklung der UHF-Empfangsantennen keine technischen oder physikali¬ schen Sensationen, wie auch nicht zu erwarten war. Doch in zunehmen¬ dem Maß tauchen in den Fertigungsprogrammen der einschlägigen Werke konstruktiv und fertigungstechnisch durchdachte Ausführungen längst bekannter interessanter Antennenformen auf. Sie sind für den Fernseh¬ empfang im UHF-Bereich bestimmt und haben den Zweck, Signale mit möglichst hohem Leistungsgewinn aus der Senderrichtung (Vorzugs¬ richtung) aufzunehmen (siehe auch Beitrag Rothammel , UKW- und Fernsehantennen). Bild 4 zeigt als Beispiel einer solchen Antenne mit hohem Gewinn eine Eckenreflektor-Antenne (corner-reflector-antenna) mit kapazitiv ver- 78 | m vl WM ■ m. i mm ■ K»oi«Ä ' ■ • i i u ujiü>.|V!.i.r. | .;ri r 1 n i >r ; — >: - •> Bild 5 Ecken-Reflektor-Antenne für 470 bis 790 MHz vom VEB Antennenwerk Bad Blankenburg kürztem Ganzwellen-Spreizdipol vom VEB Antennen werke Bad Blankenburg, wie er vom Herstellerbetrieb erstmalig auf der Leipziger Herbstmesse 1963 gezeigt wurde. Die Antenne ist für den Empfang im Fernsehbereich IV/V (470 bis 790 MHz) bestimmt; ihr Gewinn beträgt etwa 12 bis 15 dB (!). Der Öffnungswinkel hängt vom Spreizwinkel des Reflektors ab und kann verändert werden. Besonders zu erwähnen ist die beachtliche Rückdämpfung von 20 bis 35 dB, die u.a. von der großen Reflektorfläche (2 m 2 ) bestimmt wird. Diese Eigenschaft der Antenne bietet einen gewissen Schutz gegen „Geisterbilder“, wie sie durch Re¬ flexionen an Gasometern, Gebäuden, Hügeln usw. im UHF-Bereich besonders häufig auftreten. Die Eckenreflektor-Antenne erfordert großen Aufwand, der manchen zukünftigen UHF-Fernsehteilnehmer besorgt machen könnte. Doch sind derartige scharfbündelnde Antennen wirklich nur bei schwierigen Empfangslagen notwendig. Ist die Feldstärke ausreichend und kom¬ men keinerlei starke Reflexionen vor, dann genügt oft schon eine ganz primitive Antenne, um den UHF-Fernsehempfang zu sichern. Als letztes Teilgebiet der UHF-Fernsehtechnik seien kurz die Sender ge¬ streift. Im Weltmaßstab hat sich beim UHF-Fernsehsender das Lei¬ stungsklystron durchgesetzt, das es seit etwa zwei Jahren auch in luft¬ gekühlter Ausführung gibt. Damit entfiel eines der stärksten Argumente gegen das Klystron: der oft unbequeme Transport des Kühlwassers. Es wurden Klystrontypen geschaffen, die den gesamten Frequenzbereich von 470 bis 790 MHz überstreichen, während bisher 2 Typen zum Er¬ fassen dieses gesamten Bereiches erforderlich waren. Es gibt Klystron¬ typen, die eine Ausgangsleistung bis zu 25 kW im Fernsehband IV/V er¬ zeugen. Schließlich hat sich beim UHF-Fernsehsender die sogenannte Zwischen- frequenz-Modulation durchgesetzt. Bei diesem Verfahren wird die Video- Modulation nicht direkt dem Träger aufmoduliert, sondern über eine Trägerfrequenz von 38,9 MHz, wie sie u.a. von Ballempfängern als ZF verwendet wird. Das nicht benötigte Seitenband ist auf der „Zwischen¬ frequenz“ bereits entsprechend der Fernsehnorm für Sender teilunter¬ drückt. Hauptvorteile dieses „Umweges“ sind: Das aufwendige Ein¬ seitenbandfilter beim Sender mit Zwischenfrequenzmodulation sitzt nicht vor der Antenne, sondern an einer Stelle des Senders mit wesent¬ lich geringerer Leistung (hinter der modulierten Stufe); es muß nicht durchstimmbar, sondern nur für eine Trägerfrequenz ausgelegt sein (für 38,9 MHz). Außerdem ist die erforderliche relative Trennschärfe des Filters geringer, bedingt durch seine niedrigere Betriebsfrequenz. Abgeschlossen werden soll dieser kurze Streifzug durch das Gebiet der UHF-Fernsehsendertechnik mit der optimistischen Prognose eines der größten Senderspezialisten. Dieser sagte vor einiger Zeit: „Gelingt es (was technisch heute bereits möglich ist), die Leistungsverstärkung des 80 Klystrons um 1 bis 2 Größenordnungen zu steigern, so wird das Klystron in einiger Zeit die einzige Elektronenröhre in UHF-Fernsehsendern sein, alles übrige wird von Transistoren besorgt.“ Wenn diese Perspektive auch zur Zeit noch die Halbleitertechnik überfordert, so bedeutet sie doch für den Sendertechniker ein reales Ziel. lülM Tip für fotografierende Elektroniker Ein Zimmer-Feuerwerk unter Verlust Ihrer Schraubenzieherklinge und - wenn Sie Glück haben - „nur“ Ihres guten Anzuges (Brandlöcher sind unmodern!) erreichen Sie relativ einfach, indem Sie sich bei Ihrem Elektronenblitzgerät darauf verlassen, daß der Blitzkondensator nach Abschalten des Zerhackers und Abblitzen der Lampe tatsächlich entladen ist. Er ist es nämlich nicht... Nach Abblitzen bleiben am Kondensator noch etwa 70 bis 100 V stehen , was heimtückischerweise oft unbemerkt bleibt und zu Obigem führen kann. Daher Grundregel für nicht gerade Lebensmüde: Vergessen Sie grundsätzlich vor jedem Eingriff in das Gerät nicht, den Blitzkondensator zusätzlich wenigstens 10 Minuten lang (!) über einen Widerstand von einigen Kiloohm und wenig¬ stens 6 bis 10 W zu entladen. Seit ich meinen zweiten Anzug trage, lasse ich den Widerstand sogar bis zum Schluß der Arbeiten dran...! 6 Elektronisches Jahrbuch 1965 81 UNSER FERTIGUNGSPROGRAMM Wir fertigen Bauelemente für die drahtgebundene Nachrichtentechnik sowie für die Meß- und Regelungstechnik Insbesondere liefern wir Relais • Klemmaterial Schaltbauelemente • Steckmaterial Verbindungsmaterial % Unsere Bauelemente wurden bereits in einer Vielzahl von hochwertigen Nachrichtengeräten eingesetzt und haben sich im In- und Ausland bestens bewährt. VEB Werk für Bauelemente der Nachrichtentechnik Großbreitenbach/Thür. • Gehrener Straße 3 Fernruf: Großbreitenbach 251 Fernschreiber: 0598420 Exporteur: Heim-Electric Deutsche Export- und Import-Ges. • Berlin C2 - Liebknecht¬ straße 14 • Fernruf: Berlin 51 0481 • Fern¬ schreiber: 011 257 Aus „Atomare Funktechnik “ yo/7 P. P. Astaschenkow Lichtwellengeneratoren und „Todesstrahlen 66 Die Entwicklung und der Einsatz von Lichtwellengeneratoren eröffnet für die Nachrichtentechnik, die Funkmeßtechnik und die Navigation große Perspektiven. In der Fachpresse stößt man gelegentlich auf folgen¬ des: Ein Nachrichtenkanal im Lichtwellenbereich kann im Prinzip bis zu 1000 Fernsehprogramme aufnehmen. Wissenschaftler haben außer¬ dem errechnet, daß man mit Lichtwellengeneratoren Entfernungen überbrücken kann, die das Licht in einem Zeitraum von einigen Jahren zurücklegt. Das bedeutet, es werden Nachrichtenverbindungen von der Erde zu den nächstgelegenen Sternen unseres Planeten möglich. Entwicklungsperspektiven der Lichtwellengeneratoren Einfarbige (spektralreine) Lichtstrahlen lassen sich so scharf bündeln, daß man nadelförmige Strahlenbüschel erhält. Die Temperatur dieser Lichtstrahlen beträgt 10 10o C und ist damit um etwa 1 Million Grad höher als die Temperatur auf der Sonnenoberfläche. Versuche mit ein¬ farbigen Lichtstrahlen zeigten, daß in 70 km Entfernung noch ein Strahl mit etwa 60 m Durchmesser zu beobachten ist und man ihn überdies am Tage mit dem bloßen Auge klar erkennen kann. Die scharfe Bündelung der Lichtstrahlen spricht bereits dafür, welch große Möglichkeiten sich allein für die funktechnische Ortung von Himmelskörpern ergeben. Die Beobachtung des Mondes mit Hilfe von Lichtwellengeneratoren würde uns gestatten, solche Details auf der Oberfläche des natürlichen Trabanten der Erde auszumachen, die allen anderen Beobachtungsgeräten verschlossen bleiben. Die Entwicklungsperspektiven von Quantengeräten im Lichtwellen¬ bereich sehen nach Meinung ausländischer Spezialisten vor, daß Funk- meß- und Nachrichtensysteme mit Quantengeräten in den nächsten Jahren in den Dienst gestellt werden. Derzeitig gibt es bereits mehr als zwanzig reale Wege, solche Systeme zu realisieren. Als wahrscheinlich rechnet man mit dem Einsatz von Quantengeräten für die Kosmos- 83 navigation. für Entfernungsmessungen zwischen Raumschiffen und für die Bestimmung ihrer Geschwindigkeit. Optische Anlagen (Lichtwellen¬ geräte) zeichnen sich durch eine weitaus größere Genauigkeit als sonstige Funksysteme aus. In der ausländischen Fachpresse gibt es deshalb Pro¬ gnosen, die besagen, daß lichtoptische Geräte die funktechnischen Geräte in der Zukunft verdrängen werden. Berechnungen zufolge kann ein lichtoptisches Ortungsgerät mit einem Reflektor von 60 cm Durchmesser bei einer mittleren Leistung von 66 W den Standort eines Raumschiffes mit einem Durchmesser von 6 m in einer Entfernung von 160000 km bis auf 1,6 km genau bestimmen. Charakteristisch ist außerdem, daß das lichtoptische Ortungsgerät dank der scharfen Bündelung die genaue Höhe des Raumschiffes auch mißt, wenn sich das Raumschiff über Gebirgen befindet. Die gewöhnliche Funkmeßanlage bestimmt nur die mittlere Entfernung über einer großen Fläche. Im Ausland gibt es bereits Berichte über Versuche mit Ortungsgeräten und Entfernungsmessern, die im Lichtwellenbereich arbeiten. Bild 1 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau eines solchen Ortungsgerätes. Es besteht aus dem Sender, der den Lichtwellengenerator, die Strom¬ quellen und das Kollimatorsystem zur Bündelung der Strahlen umfaßt. Den Lichtwellengenerator bildet ein Rubinstab von 37 mm Länge und 10 mm Durchmesser. Ihn umgibt eine Blitzlichtquelle. Der ganze Gene¬ rator wird in einem Resonator mit parallelen Platten untergebracht; eine davon ist lichtdurchlässig. Die Strahlen, die die lichtdurchlässige Platte passieren, gelangen in den Kollimator und werden hier scharf gebündelt. Das von einem Impulsgenerator gesteuerte Lichtventil soll die hintere Flanke des Lichtimpulses scharf beschneiden. Der Licht¬ impuls ist danach rechteckig. Außerdem befindet sich auf dem Strahlen¬ weg ein dünnes Gitter, das einen Teil der Sendeenergie reflektiert. Man erhält dadurch Synchron- und Festimpulse. Die Synchronimpulse steuern die Blitzlichtröhre, die Festimpulse dienen als Hilfsmittel für die Entfernungsmessung. Sie werden auf dem Sichtgerät neben den reflektierten Impulsen geschrieben. Die Lichtenergie, die ein Ziel reflektiert, fängt ein Teleskopspiegel auf und leitet sie auf einen kleineren Spiegel. Durch eine Öffnung gelangen die reflektierten Signale auf die Teleskopspiegelrückwand, dann auf einen dritten Spiegel und anschließend in die funkelektronische Schaltung des Ortungsgerätes. Ein schmalbandiges Filter beschneidet den Rauschpegel des reflektierten Signales. Der Fotovervielfacher wandelt das Lichtsignal in ein elektrisches Signal um, so daß es anschließend von einem Zwei¬ strahloszillografen für die Entfernungsmessung angezeigt wird. Den einen Elektronenstrahl lenkt das reflektierte Signal, den zweiten der Fest¬ impuls ab. Die Reichweite dieses Ortungsgerätes beträgt unter atmosphärischen Be- 84 Rubingenerator Stromver- r sorgung i v reflek¬ tiertes Signal Festimpuls Bild 1 Synchronimpuls Sender I T schmalbandiges yy dingungen 10 km, im Kosmos einige hundert Kilometer. Auf Grund der scharfen Bündelung unterscheidet das Gerät in 10 km Entfernung noch 3 m lange Objekte. Das Auflösüngsvermögen einer optischen Ortungs¬ anlage ist somit hundertfach größer als das einer gewöhnlichen Funk¬ meßanlage. Die gezeigte optische Ortungsanlage arbeitet im Impulsbetrieb und mit einer Wellenlänge von ?. = 6943 Ä. Die Impulsdauer beträgt 3 pis. Die Impulsfolgefrequenz wurde mit Rücksicht auf eine zu starke Erwärmung des Rubinkristalles mit einem Impuls je Sekunde gewählt. Ausländische Spezialisten verbinden den Einsatz von Quantengeräten im optischen Wellenbereich für Ortungsaufgaben mit der Entwicklung von Modulatoren für diese Anlagen. Als Modulator sieht man zum Beispiel einen NH 4 H 2 P 04 -Kristall vor. Dieser Kristall wird im Durch¬ gangsresonator untergebracht und ist von 2 Prismen umgeben. Auf den Lichtstrahl wirkt ein ultrahochfrequentes elektrisches Feld. Die Polari¬ sationsebene des Lichtes, das durch den Kristall fließt, wird entsprechend dem Augenblickswert der Feldintensität gedreht. Auf diese Weise ändert sich die Intensität des Lichtstrahles, der durch das zweite Polarisations¬ prisma fließt. Auf diese Weise erfolgt die Modulation. Die Modulations¬ frequenz erreicht dabei einen Wert von 850 MHz, die Modulationstiefe 30%. Die erforderliche Leistung liegt bei 8 W. Außer optischen Ortungsgeräten hat man in den USA Entfernungs¬ messer mit Quantengeneratoren auf Rubinbasis entwickelt. Die Kenn¬ daten eines Entfernungsmeßgerätes sind: • Wellenlänge 6943 Ä; • Ausgangsimpulsleistung 0,3 bis 2 kW; 85 • Strahlbreite des Generators 0,7°; • Strahlbreite nach dem optischen Sammelsystem 1,4'. Bei der Erprobung dieses Gerätes gegen Erdziele erreichte man Ent¬ fernungen von 3 km bei Tageslicht und 11,2 km in der Nacht. Ent¬ fernungsmeßgeräte mit einem Rubingenerator zeichnen sich durch eine Genauigkeit von 7,5 m bei einer Entfernung von 45 km aus. Die äußere Ansicht dieses Gerätes veranschaulicht Bild 2. Neben den bereits genannten Geräten wird auch eine Versuchsanlage für Nachrichtenverbindungen auf der Erde mit einem Rubingenerator entwickelt. Die Strahlfrequenz beträgt 200 MHz. Der Lichtstrahl wird mit Hilfe eines sauren Phosphoroxyd-Natriumsalzkristalles moduliert. Eine teleskopartige Einrichtung fängt die ausgestrahlte Energie auf. Die Sendesignale gelangen gebündelt auf die Katode eines Fotoverviel¬ fachers. Die Fachpresse weist besonders auf die hohe Durchlaßfähigkeit von Lichtwellennachrichtensystemen hin. Derartige Systeme gestatten, 10 4 mal mehr Informationen je Zeiteinheit zu übertragen, als gleiche Systeme die Funkwellen ausnutzen. Ansichten aus der ausländischen Fachpresse Über die Möglichkeiten von Quantengeneratoren werden in der aus¬ ländischen Fachpresse verschiedene und teilweise sich widersprechende Meinungen wiedergegeben. Verschiedene Autoren überschätzen die Mög¬ lichkeiten von Quantengeräten, so daß man diese Meldungen kritisch einschätzen muß. Besonders eifrig wägt man in der letzten Zeit im Aus¬ land die militärische Anwendung von Quantengeräten ab. So erklärte zum Beispiel ein Mitarbeiter der Michigan-Universität (USA), daß der reale Einsatz der Geräte durch ihre phantastische Energiedichte bedingt ist und nicht auf die Kohärenzeigenschaften oder die Möglichkeiten für Nachrichtenverbindungen zurückzuführen ist. Zum Beweis dafür wurde als Beispiel angeführt, daß man mit Hilfe eines Quantengeneratorlicht¬ strahles mit einer Energiedichte von 10 8 W/cm 2 gehärtete Stahlbleche verbrennen kann (bei einem Versuch verbrannte man auf diese Weise 10 Stahlbleche). Wie die Zeitung „New York Journal American“ schreibt, kann man sogar mit leistungsschwachen Quantengeneratoren noch Lichtstrahlen erzeugen, die ausreichen, um Löcher in Stahlbleche zu brennen. Während eines Versuches, so wird berichtet, erhitzte der Strahl eines Infrarotgenerators in 0,5 jus den Teil eines Kohlestückchens, auf den er gerichtet war, bis zu 8000 °C. Diese Strahlen sind besonders gefährlich für die Augen, da nicht nur der direkte, sondern auch der reflektierte Strahl sie schädigt. Wofür Lichtwellengeneratoren in den USA vorrangig eingesetzt werden sollen, geht aus einer Mitteilung der Nachrichtenagentur „Associated Press“ hervor; dort heißt es: „Amerikanische Wissenschaftler entwickeln Waffen, die eigentlich ,Todesstrahlen 4 erzeugen. In ihnen dient Atom¬ energie zur Entwicklung von Strahlen mit Temperaturen von 1000 °C bis zu einer Million Grad. Das Wesentliche dieser Waffen besteht in der Strahlbündelung und Richtung auf das Ziel. Die Waffen werden sehr vielseitig zu gebrauchen sein, so daß die amerikanischen Müitärs planen, sie für Kampfhandlungen im Kosmos einzusetzen. Die Abmessungen der .Licht-Waffen’ kommen etwa denen großer militärischer Schein¬ werfer gleich. Die Reichweite der neuen Waffen soll im Kosmos 90 bis 360 km, auf der Erde weniger als 2 km betragen. Das Gewicht macht etwa 13,6 t aus. Man nimmt an, daß die Erprobung dieser Waffe 1963 begonnen hat.“ 87 Einsatz zur Raketenabwehr Auch andere Presseorgane unterstreichen diese Meldung. Schon 1961 teilte die Zeitschrift „Electronics“ zum Beispiel mit, daß militärische Kreise der USA die Einsatzmöglichkeiten scharfgebündelter Infrarot¬ strahlen von Quantengeneratoren für die Abwehr interkontinentaler Raketen untersuchen. Für die Raketenabwehr, so meint man, muß ein superleistungsfähiger Quantengenerator im optischen Wellenbereich entwickelt werden. Bis jetzt teilte die Fachpresse mit, daß in den USA ein solcher Generator gebaut wurde, der in einigen Mikrosekunden eine Strahlleistung von 1 MW entwickelt. Spezialisten vertreten die Ansicht, daß für die Schaf¬ fung von Radiationswaffen unvergleichlich hohe Strahlleistungen er¬ reicht werden müssen. In .amerikanischen Militärzeitschriften wird ein Schema für die Raketen¬ abwehr mit Quantengeneratoren, die im optischen Wellenbereich arbei¬ ten, angeführt (Bild 3). Zu diesem System gehören ein Leitstand, eine Übersichtsfunkmeßanlage, ein Freund-Feind-Kennungssystem, die optische Ortungsanlage, ein leistungsstarker Quantengenerator und die Stromquellen. Der Leitstand des Raketenabwehrsystems verfügt über eine Elektronenrechenmaschine, über ein Steuerpult sowie über Nach¬ richtengeräte für die Verbindung mit der Übersichtsfunkmeßanlage, die die Zielkoordinaten ermittelt. Nach diesen Angaben wird die Feinsicht¬ funkmeßanlage mit dem Quantengenerator auf das Ziel gerichtet und die genaue Entfernung gemessen. Den Strahl, der die Rakete vernichten soll, erzeugt ein leistungsstarker Quantengenerator. Der Generator ist auf einem speziellen Gerüst untergebracht, zusammen mit anderen Ge¬ räten für die automatische Zielbegleitung und Strahlbündelung auf ver- Stromqüellen mit einer \funkmeßan/age Leistung über WO kW * Leitstand \ von ^ er Übersichts- Bild 3 88 wundbare Stellen des anfliegenden Zieles. Der Strahl muß solange auf das Ziel einwirken, bis es vernichtet ist. Im Ausland wird sehr intensiv auf diesem Gebiet gearbeitet; dies be¬ weist allein die Tatsache, daß eine amerikanische Firma im Auftrag der US-Luftstreitkräfte einen Quantengenerator entwickelt, dessen Strahl eine Äquivalenttemperatur von etwa 1 Million °C aufweist. Spezialisten vertreten die Ansicht, daß mit dieser Anlage Geschosse in Entfernungen von 64 bis 320 km vernichtet werden können. Es ist vorgesehen, den Generator in einem Raumschiff zu installieren, das mit Atomenergie angetrieben wird und sicheren Schutz für den Kosmonauten bietet. Es werden auch einige Daten des entwickelten Generators veröffentlicht. Der Generator arbeitet mit Wasserstoff, der aus dem Para-Zustand in den Ortho-Zustand übergeht.* Aus der Chemie ist bekannt, daß zwei parallele Kernspins eines Wasser¬ stoffmoleküls, die in entgegengesetzten Richtungen wirken, eine ein¬ heitliche Richtung erhalten. Der Generator ist für den Betrieb bei äußerst niedrigen Temperaturen berechnet. Das äußere optische System muß den Strahl mit einem Durchmesser von 85 n auf einen Durchmesser von 1 cm bündeln. Die Generatorimpulsleistung kann einige Millionen Watt erreichen. Man rechnet damit, den Generator 1970 einsetzen zu können. Bereits im Verlauf eines halben Jahres wurden Quantengeneratoren ent¬ wickelt, die sich durch äquivalente Strahltemperaturen von 500°C aus¬ zeichnen. Man hatte die Absicht, diese Geräte 1963 zu bauen und zu er¬ proben. Derzeitig arbeitet man in den USA auch noch an einer anderen Version, um den Plasmastrahl für die Raketenabwehr auszunutzen. Den Einsatz von leistungsstarken Lichtwellengeneratoren gegen Ra¬ keten stören Wolken, die sich in der Ausbreitungsrichtung des Strahles befinden. Spezialisten sind der Meinung, daß man diese Behinderung des Lichtstrahles durch Zerstreuen der Wolken mit Hilfe von Raketen in dem jeweiligen Gebiet erreichen kann. Eine andere Methode besteht darin, die Wolkendecke mit gerichteten Lichtimpulsen zu durchstoßen. Über die Anstrengungen, die in den USA bei den Entwicklungsarbeiten von Quantengeneratoren gemacht werden, kann man urteilen, wenn man die folgenden Zahlen etwas näher betrachtet: Wissenschaftler verfolgen derzeitig etwa 20 Wege, um bereits vorhandene Lichtwellengeneratoren zu vervollkommnen. Mit diesen Arbeiten sind 400 Vereinigungen und Firmen beschäftigt. Die herrschenden Kreise in den USA wollen Licht- * Wasserstoffmoleküle zeichnen sich bekanntlich durch zwei Zustände aus: den Ortho- und den Para-Zustand. Physikalisch unterscheiden sich die Moleküle in beiden Zustän¬ den durch ihre Eigenschaften, jedoch ist ihre Zusammensetzung in beiden Fällen gleich. Die unterschiedlichen Eigenschaften erklären sich daraus, daß 2 Protonen, die zu einem Ortho-Wasserstoffmolekül gehören, sich um ihre eigene Achse in einer Richtung und bei einem Para-Wasserstoffmolekül in entgegengesetzter Richtung bewegen. 89 strahlen gegen künstliche Erdsatelliten einsetzen. Sie stützen sich dabei auf die Ansicht, daß die Strahlen die Satelliten von ihrer Bahn abbringen und die elektronische Ausrüstung über die kritische Temperatur erhitzen können. Außerdem erwägt man, mit leistungsstarken Lichtimpulsen die Fernlenkung künstlicher Erdtrabanten zu unterbrechen. Ausländische Spezialisten prüfen auch die Möglichkeit der Schaffung von Flakgeschützen mit Lichtstrahlen. Leistungsstarke Lichtstrahlen vermögen die Fluggeschwindigkeit von Flugzeugen herabzusetzen, ihren Kurs zu ändern oder die Treibstofftanks zu entzünden. Man nimmt an, daß die neuen Waffen besonders wirkungsvoll gegen tieffliegende Flugzeuge eingesetzt werden können. Spezielle Anwendungen der Lichtwellengeneratoren Die überseeischen „Spionageliebhaber“ reizt besonders der Umstand, daß die von ihnen aufgelassenen und mit Lichtwellengeneratoren aus¬ gestatteten Satelliten bestimmte Objekte auf der Erde beleuchten können und man sehr genaue Bilder, sogar während der Nacht, aufnehmen kann. In den USA hält man den Einsatz von infraroten Strahlen für die Aufklärung von Satelliten aus am zweckmäßigsten. Die Strahlen kön¬ nen dabei so gewählt werden, daß die Bevölkerung von dem ganzen Vor¬ gang nichts merkt. Es gibt außerdem Projekte, um Satelliten mit Strahlungsquellen für radioaktive Strahlen auszurüsten. Mit diesen Satelliten, so schreibt die ausländische Fachpresse, können ganze Erd¬ teile „terrorisiert“ werden. Bereits jetzt führt man in den USA Experi¬ mente durch, bei denen die Wirkung von Röntgenstrahlen und Gamma¬ strahlen auf Menschen und andere Objekte bei konzentrierter Bestrah¬ lung aus einigen hundert Meilen Höhe untersucht wird. Zur Steuerung von Quantengeneratoren, die in Satelliten und Anti¬ raketen installiert sind, dienen Funkmeßanlagen. Um die Strahldämpfung in den unteren Schichten der Atmosphäre niedrig zu halten, geht man dazu über, Quantengeneratoren im Infrarotwellenbereich auf hohen Bergen zu stationieren. Wie wirkt der Infrarotstrahl auf ein Ziel? Er verursacht zunächst eine örtliche Beschädigung. Ein Geschoß zum Bei¬ spiel beginnt sehr stark zu vibrieren, so daß es dadurch zerstört wird. Anderen Meldungen zufolge haben Quantengeneratoren im Licht¬ wellenbereich auch für die Leitstrahllenkung von Raketen große Per¬ spektiven. Derzeitig bestimmen Funkmeßanlagen die Flugbahn der Rakete bis zum Ziel. Diese Funkmeßanlagen sollen durch solche mit Quantengeneratoren ersetzt werden. Es wird immer wieder unter¬ strichen, daß die lichtoptischen Anlagen eine hohe Treffgenauigkeit der Raketen gewährleisten und darüber hinaus schwer zu stören sind. Das schwierigste Problem der modernen Funktechnik ist die Sicher- 90 Stellung von Nachrichtenverbindungen unter Wasser. Die bisher er¬ forschten Wellenbereiche haben nicht dazu beigetragen, das ganze Pro¬ blem der Unterwassernachrichtenverbindung einfacher zu gestalten. Funkwellen breiten sich faktisch überhaupt nicht im Wasser aus. Lichtwellen dagegen gestatten, die Frage der Unterwassernachrichten¬ verbindung generell zu lösen, da sie eine hohe Eindringtiefe in Wasser aufweisen. Das bedeutet, daß man eine Unterwassernachrichtenverbin¬ dung mit Lichtwellen hersteilen kann. In der ausländischen Fachpresse gibt es Veröffentlichungen über die Entwicklung einer optischen Anlage zum Orten von Unterwasserzielen, die nach dem Prinzip des „wandern¬ den“ Strahles arbeitet und in der Quantengeräte ausgenutzt werden. Den Hauptteil der Anlage bildet ein Quantengenerator im Licht¬ wellenbereich. Der scharfgebündelte Strahl wandert hin und her, das heißt, er tastet kleine Abschnitte des Zieles nacheinander ab. Auf diese Weise kann man die störende Wirkung der Lichtstreuung beim gleich¬ zeitigen Beleuchten großer Wassermassen herabsetzen. Es wird angenommen, daß diese optische Anlage mit dem „wandernden“ Strahl Unterwasserobjekte bedeutend besser unterscheidet als zum Bei¬ spiel eine Unterwasserfernsehkamera. Wenn man mit einer Unter¬ wasserfernsehkamera Ziele in Entfernungen von 140 m noch sehen kann, so erreicht man mit Quantengeräten unter Wasser Reichweiten von einigen Kilometern. Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Quantengeräte ist ihr Einsatz in superschnellen „optischen“ Rechenmaschinen. Um zu illustrieren, wie Quantengeräte in diesem Fall ausgenutzt werden können, beziehen wir uns auf die „optischen“ Speicher. Die Energieebenen der Atome - die obere und die untere - kann man wie zwei verschiedene Speicherzustände - JA und NEIN - betrachten. Zwingt man jetzt mit Hilfe einer Licht¬ quelle die Teilchen dazu, aus einem Zustand in den anderen überzugehen, so ergibt sich die Möglichkeit, Informationen zu speichern und wieder zu entnehmen. Nehmen wir zum Beispiel einen „gasförmigen“ Speicher, der mit einem Gemisch von zwei Gasen ein kleines Gefäß mit zwei Elektroden aus¬ füllt. Legt man an die Elektroden eine bestimmte Spannung an, so wird ein Gas ionisiert. Es entstehen freie Elektronen, die die Atome des an¬ deren Gases erregen und sie auf eine höhere Energieebene heben. Diese Atome gehen anschließend auf ein Zwischenniveau über und werden durch den Abfrageimpuls auf die unterste Energieebene gebracht. Der Übergangsprozeß von einer Energieebene zu einer anderen ist mit der Aussendung von Licht verbunden. Mit anderen Worten, die Speicherung erfolgt mit dem Übergang der Teilchen auf eine höhere Energieebene und die Abfrage mit dem Übergang auf den untersten Energiepegel. An Stelle von Gasen können auch feste Stoffe treten, so daß die ganze Ein¬ richtung einfacher wird. 91 Lichtwellengeneratoren sind in den sozialistischen Ländern wahre Ge¬ hilfen der Wissenschaftler bei der Entwicklung der Physik, Chemie, der Biologie und der Medizin. Um sich die Möglichkeiten vorzustellen, die der Einsatz von Lichtwellengeneratoren bietet, soll ein Beispiel genannt werden. Es ist bekannt, daß der russische Gelehrte P.N.Lebedejew Ende des 19. Jahrhunderts die Erscheinung des Lichtdruckes entdeckte. Dieser Druck ist unter gewöhnlichen Bedingungen sehr klein und kann nur mit äußerst empfindlichen Geräten nachgewiesen werden. Einen leistungsstarken Lichtstrahl einer einfarbigen Lichtquelle können wir aber auf eine sehr kleine Fläche (etwa den millionsten Teil eines Qua¬ dratmillimeters) konzentrieren. Man erreicht damit eine solch hohe Konzentration des Lichtstromes, daß sie ausreicht, einen Druck von Millionen Atmosphären zu entwickeln. Diese „Lichtmesser“ dienen zur Bearbeitung von verschiedenen Materialien, zur Schaffung von Teilchen¬ beschleunigern, zur Steuerung von chemischen Reaktionen und zur Erforschung der Eigenschaften von Stoffen in starken elektrischen Feldern. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Lichtstrahles für friedliche Zwecke ist die Verwendung als Skalpell. Derartige „Strahl¬ skalpelle“ hat man bereits bei Augenoperationen an Tieren und Men¬ schen eingesetzt. Außer den genannten Möglichkeiten eröffnen Quantengeräte im op¬ tischen und im Infrarotbereich neue Wege beim Fotografieren nur schwach leuchtender astronomischer Objekte. Sie helfen dem Menschen, die Eigenschaften der Materie zu erforschen, die Genauigkeit optischer Spektroskope und Interferometer und die Empfindlichkeit von Infrarot¬ detektoren zu erhöhen, und erleichtern das Sterilisieren metallischer Oberflächen. Wie ausländische Spezialisten erklären, kann man mit dem Druck scharfgebündelter Lichtstrahlen die Bewegung der Satelliten auf ihren Bahnen steuern. Trotz der genannten Möglichkeiten muß die Forschung auf diesem neuen Gebiet der Radiophysik eine Reihe von Schwierigkeiten über¬ winden. Eine schwierige Aufgabe dabei ist zum Beispiel die Herstellung von reinen und homogenen Kristallen verschiedener Stoffe für Gene¬ ratoren mit unterschiedlichen Frequenzen des Licht- und Infrarot¬ bereiches. Sicher können durch die Anstrengungen der Wissenschaftler die Schwierigkeiten in den nächsten fünf bis zehn Jahren überwunden werden. Das wird ein gigantischer Schritt vorwärts bei der Entwicklung der atomaren Radiophysik sein. 220/7W Elektronisches Regelgerät mit Transduktor zur Stabilisierung von 220 V Wechselspannung bei einer Leistung von 0 — 1,5 kW Konstanter Effektivwert Änderung der Ausgangsspannung ±0,1°/ 0 Regelzeitkonstante ^ 0,2 sec. Praktisch sinusförmige Ausgangsspannung Klirrfaktor 3% PRODUKTIONSGENOSSENSCHAFT DES HANDWERKS FURSTENWALDE/SPREE • EH RE N FRIED-J 0 PP-STR. 59 Ing. Karl-Heinz Schubert F orschungsinstitut Manfred von Ardenne Bearbeitet nach Unterlagen des Institutes Fast 10 Jahre schon besteht in Dresden-Weißer Hirsch das Forschungs¬ institut Manfred von Ardenne, in dem ausgewählte Forschungsthemen auf den Gebieten der Elektronenphysik, der Ionenphysik, der Kern¬ physik, der Übermikroskopie und der Medizinischen Elektronik bear¬ beitet werden. In den Jahren 1952 bis 1955 wurde dieses Institut aufge¬ baut, so daß nach der Rückkehr von Prof. Dr.h.c. M. von Ardenne und seinem engeren Mitarbeiterstab aus der Sowjetunion die Forschungs¬ arbeiten sofort weitergeführt werden konnten. Inzwischen ist das lnstitutskollektiv auf 120 Mitarbeiter angewachsen. Im Vorwort einer Schrift, die anläßlich des fünfjährigen Bestehens des Institutes erschien, schreibt Prof. Dr. h.c. M. von Ardenne: „Drei Faktoren sind es, welche das wissenschaftliche Arbeiten in unserem Staate immer von neuem stimulieren: 1. die echte innere und äußere Freiheit zum schöpferischen Handeln, 2. die Bereitwilligkeit zu uneigennütziger Zusammenarbeit bei allen angesprochenen Spezialisten des Landes, wenn die jeweilige Aufgabe ein kollektives Vorgehen nahelegt, 3. die Weite der Auswirkungen von Arbeitsergebnissen. Der junge M. von Ardenne verlegte 1928 sein Einzimmerlabor aus der elterlichen Wohnung in ein Haus am Jungfernstieg in Berlin, das später als Lichterfelder Labor bekannt geworden ist. Wurde anfangs an der Entwicklung von Rundfunkempfängern und von Verstärkerröhren gearbeitet, so verlagerte sich doch bald der Schwerpunkt in Richtung HF- und NF-Meßtechnik. Über die Arbeit an Katodenstrahlröhren kam M. von Ardenne zur Physik und Technik des Fernsehens. 1930 wurde der Fernseh-Leuchtfleck-Abtaster (flying spot Scanner) entwickelt (Bild 1) sowie die erste Fernsehbild- und Filmübertragung mit Elek¬ tronenstrahlröhren auf der Sende- und der Empfangsseite durchgeführt. Zahlreichen Arbeiten auf den Gebieten des Fernsehens und der Elektro- nenstrahl-Oszillografie folgte dann 1934 die Erfindung des elektronen¬ optischen Bildwandlers (Bild 2). 1935 wurde die Emission negativer Ionen von thermischen Katoden entdeckt. Danach kam die Entwicklung 94 Bild 1 Lciboraufbau des Fernseh - s Leucht fleck- Abtasters 2Tljc Jjork Simw. Calhoderadio televisionslalion onwhichBaronManfredvonArdenne ofGermanyhasbeenexperimenl* ing since 1928. Thetransmitter and receiver (inset) will be ex* hibited in a forthcomingBerlin RadioExposition.Theimagesare seen on Ihe end of the tube in Ihe square aperture of Ihe receiver. The Flying Spot Scanner eines Polar-Koordinaten-Elektronenstrahl-Oszillografen (1936), mit dem bereits damals Sende- und Echo-Impulse aufgezeichnet wurden. Dieses Verfahren erlangte später große Bedeutung bei der Radartechnik. Die in diesen Jahren vorherrschenden Arbeiten mit dem abgelenkten Elektronenstrahl (Fernsehen, Oszillografentechnik) führten zur Be¬ schäftigung mit dem Elektronenmikroskop. Bereits 1933 hatte M. v. Ar- denne Untersuchungen über achromatische Elektronenlinsen veröffent¬ licht. Nach weiteren grundlegenden Arbeiten wurde 1939 ein Universal- Elektronen-Mikroskop entwickelt, mit dem man 1944 in einer ver¬ besserten Ausführung bereits eine Auflösung von 1,2 m,« erreichte. Gegenüber anderen bekannten Ausführungen weist dieses Mikroskop einige originelle konstruktive Lösungen auf. So können Polschuh¬ systeme, Blendeneinsätze und ein Beobachtungsmikroskop seitlich eingesetzt werden, ohne daß das Elektronenmikroskop zerlegt werden muß. Auf einfache Weise ist der Übergang vom Hellfeld- zum Dunkel¬ feldbild möglich, außerdem waren Stereo- und Elektronenbeugungs- Aufnahmen möglich. Eine einsetzbare Druckkammer erlaubt Beobach¬ tungen bei höherem Druck und ein glühbarer Objekthalter solche bei höheren Temperaturen (bis 2500°C!). Die maximal einstellbare Ver¬ größerung liegt bei 250000:1. Nach der Entdeckung der Uran-Kernspaltung durch Hahn-Straßmann Bild 2 Versuchsaufbau des elektronenoptischen Bildwandlers 96 Bild 3 Magnetisches Elektronen-Emissions- Mikroskop mk: '****%, 1939 interessierte sich M. v. Ardenne mit seinem Lichterfelder Labora¬ torium auch für die Probleme der angewandten Kernphysik. So entstand 1942 ein 1-MeV-van-de-Graaff-Neutronengenerator und eine 60-Ton- nen-Zyklotronanlage. Von 1945 bis 1955 arbeitete M. v. Ardenne mit seinem Mitarbeiterstab in der Sowjetunion am heutigen „Suchumi- Institut für elektronische Physik“. In diese Zeit fällt neben anderen Arbeiten die Erfindung der Duoplasmatron-Ionenquelle zur Herstellung von Ionenstrahlen hoher Stromstärke, die Entwicklung des Präzisions- Oszillografen mit 3 um Schreibfleck und des Präzisions-Massenspektro- grafen mit Doppelfokussierung und Ionenbildwandler. 7 Elektronisches Jahrbuch 1965 97 ;; mm m > ifiliiti pan Sr' * si: Sx&.v.x Bild 4 Elektronenstrahl-Mikrobearbeitungsanlage (150-kW-Typ) Bild 5 Abbildung einer Siliziumoberfläche durch Sekundärelektronen, Beschuß mit A 2 -Ionen, Vergrößerung etwa 4000fach Bild 7 Verschieden geformte Elektronenstrahl- Bohrkanäle in einer 4 mm starken Quarzglasplatte Bild 6 Elektronenstrahl-Bohrungen in einer 1,3 mm starken Quarzglasplatte Bild 8 Elektronenstrahl-Bohrungen von nur 11 [un 0 in einer 0,05 mm starken Goldfolie Nach der Rückkehr aus der Sowjetunion konnten die Arbeiten im inzwischen erbauten Dresdener Institut fortgesetzt werden. 1955 wurde ein magnetischer Isotopentrenner für hohen Massetransport bei kleinem Magnetfeldvolumen aufgebaut, dessen Magnetgewicht eine Größenordnung kleiner ist als die der sonst üblichen Anlagen. Ein neuer Arbeit, bereich des Forschungsinstituts bildete die medizinische Elektronik, die mehr und mehr Bedeutung für das Gesundheitswesen und die medizinische Forschung gewann. Bereits 1957 wurde der ge¬ meinsam mit H.B. Sprung entwickelte verschluckbare Intestinalsender vorgeführt, mit dem Druck- und pH-Werte aus dem Magen-Darm- Trakt signalisiert werden können. Der Transistorsender ist in einer Pille von nur 7,5 mm Durchmesser untergebracht. 1959 folgte der Bau des ersten Elektronenstrahl-Mehrkammerofens für Anwendungen in der Vakuummetallurgie mit einer Strahlenergie von 45 kW. Fortschritte in der Entwicklung leistungsfähiger Elektronenstrahler führten zu Strahl¬ energien bis zu 2000 kW. Das Hauptanwendungsgebiet dieser Öfen liegt in der Gewinnung von Reinstmetallen und Sonderwerkstoffen. Zwei Geräte neueren Datums sollen noch besonders erwähnt werden, die als Ergebnisse einer 40jährigen Forschertätigkeit auf den Gebieten der Elektronenphysik und der Übermikroskopie herangereift sind. Das ist einmal das magnetische Elektronen-Emissions-Mikroskop (Bild 3), zum anderen die Elektronenstrahl-Mikrobearbeitungsanlage (Bild 4). Das Elektronen-Emissions-Mikroskop ist ein Forschungsgerät für die Metallurgie und erlaubt die vergrößerte Darstellung der Oberfläche von Metallen und Halbleitern. Das Dresdener Gerät hat ein Auflösungsver¬ mögen von 25 nm, d.h., der kleinste noch sichtbare Abstand in einer Objektstruktur beträgt 25 mm X 10 -6 mm. Die zugehörige Vergröße¬ rung ist etwa 8000fach. Von Vorteil ist, daß die zur Abbildung notwen¬ dige Elektronenauslösung entweder durch thermische Emission erreicht wird oder durch Sekundäremission als Folge eines Ionenbeschusses aus einer Unoplasmatron-Ionenquelle. Bild 5 zeigt die Aufnahme einer Siliziumoberfläche, die durch Sekundäremission gewonnen wurde. Die Elektronenstrahl-Mikrobearbeitungsanlage dient zum Feinst- bohren von Werkstücken. Heute, da die Miniaturisierung und die Mikrominiaturisierung immer größere Fortschritte machen, hat diese Anlage große Bedeutung. Was sie zu leisten imstande ist, sollen einige Bilder zeigen: Bild 6-1,3 mm starkes Quarzglas, in das Bohrungen von 80//m Durchmesser mit Hilfe des Elektronenstrahles gebohrt wurden. Auf einer Fläche von etwa 4,4 mm 2 liegen 121 Bohrungen. Bild 7 - Schnitt durch eine 4 mm starke Quarzglasplatte mit verschieden geform¬ ten Bohrkanälen, die durch die Variation der Bildweite erreicht wurden. Bild 8 - Bohrungen mit 11 Durchmesser in eine 0,05 mm starke Goldfolie. Viele der unter der Leitung von Prof. Dr. h.c. M. v. Ardenne entwickel- 100 ten Geräte und Anlagen werden von volkseigenen Betrieben unserer Republik produziert. Sie unterstützen die Forschungsarbeiten unserer Institute und den weiteren Ausbau unserer nationalen Industrie Im Ausland künden sie von dem hohen Stand der Technik in unserem Vater¬ land. Prof. Dr. h.c. M. v. Ardenne, der seine überaus fruchtbare For¬ schertätigkeit stets mit der Nutzanwendung in der Praxis verbunden hat, sagte einmal: „Unser Staat hat viele Mittel aufgewendet für die For¬ schung. Daher glaube ich, daß unsere Wissenschaftler und Forscher die Pflicht haben, dafür zu sorgen, daß diese Aufwendungen gute Zinsen tragen.“ Seine Tätigkeit und die seines Institutes sind dafür ein an¬ schaulicher Beweis. Heute, wo wir in unserem Fachgebiet auf die Mole¬ kularelektronik zusteuern, werden die Arbeitsergebnisse des Forschungs¬ institutes M. v. Ardenne eine wesentliche Hilfe bei der Verwirklichung dieser Probleme darstellen. Letzte Meldung Bei dem Versuch , aus einer alten Anodenbatterie den Innenwiderstand von 47 kOhm (5%, D-TGL 4711 Bl. 2) auszulöten und - umgekehrt gepolt - als negativen Widerstand zur Entdämpfung eines aus Streuinduktivität und Hand¬ kapazität gebildeten Schwingkreises zu benutzen , verunglückte der Amateur Murksmann (47). Die sofort wirksam werdende Leerlauf Spannung (U) ver¬ ursachte einen Lichtbogen mit dem Widerstand R B — 0, dessen ungeheure Leistung Murksmann samt dem ursprünglich zur Verringerung von vorgesehenen Parallelwiderstand versengten. 101 Ing. Karl-Heinz Schubert DM2 AXE Dioden und Transistoren in der Praxis des Funkamateurs In zunehmendem Maße wendet der Funkamateur in seiner Praxis die Halbleitertechnik an. Das trifft nicht nur zu bei leichten Geräten für den Portable-Betrieb, sondern auch für Empfangsgeräte, Meß- und Prüf¬ geräte und den Sender. Die Funkamateure sind daher ständig auf der Suche nach neuen Schaltungen, die sich für ihre Praxis verwerten lassen. In diesem Beitrag sind deshalb einige Dioden- und Transistor-Schal¬ tungen zusammengefaßt, die in den letzten Jahren bekannt wurden. Weil die in den Originalschaltungen verwendeten Dioden und Tran¬ sistoren nicht in jedem Fall zur Verfügung stehen, werden entsprechende Äquivalenttypen aus der DDR-Fertigung vorgeschlagen. Beim Nachbau dieser Schaltungen wird man allerdings um einiges Probieren nicht herumkommen. Das betrifft vor allem die Einstellung der Basisvor¬ spannung bei den Transistoren. Schaltungen mit Dioden Germanium- und Silizium-Dioden werden vom Funkamateur heute der Röhrendiode vorgezogen, da die Heizspannung für den Heizfaden der Röhre entfällt. Außerdem sind Halbleiterdioden für alle Frequenz¬ bereiche vorhanden, die den Funkamateur interessieren. In der Strom¬ versorgungspraxis werden Leistungsdioden zur Gleichrichtung und zur Spannungsvervielfachung benutzt. Auf dieses Gebiet wird nicht beson¬ ders eingegangen, da es als bekannt vorausgesetzt werden kann. Für die HF-Gleichrichtung (Demodulation) im Empfänger hat sich die Halbleiter-Diode allgemein durchgesetzt. Bild 1 zeigt die dafür erfor¬ derliche Schaltung, die Dioden-Serienschaltung (Bild la) unddieDioden- Parallelschaltung (Bild lb). Gleichgerichtet wird die ZF-Spannung am Sekundärkreis des letzten ZF-Bandfilters. Am Widerstand R entsteht eine Gleichspannung, die im Rhythmus der Modulationsfrequenz (NF) schwankt. Über den Kondensator C K wird die NF ausgekoppelt und dem Eingang des NF-Verstärkers zugeführt. Der Kondensator C hat 102 ZF-Filter ZF-Filter Bild 1 HF-Gleichrichtung mit Germaniumdiode a) in Serienschaltung b) in Parallelschaltung eine Größe von etwa 50 bis 200 pF, der Widerstand R ist etwa 200 bis 500 kOhm groß. Der Kopplungskondensator C K sollte höhere Werte als 5 nF aufweisen. Da die Diode den ZF-Kreis belastet, ist es besser, wenn man die Diode an eine Anzapfung der Spule des ZF-Kreises legt. Mit dem Quadrat des Windungszahlenverhältnisses nimmt dann die Dämpfung ab. Die nach der Demodulation auftretende NF-Spannung ist sehr gering. Bild 2 zeigt eine Schaltung, bei der eine' Spannungsver¬ dopplung vorgenommen wird. Außerdem zieht man die entstehende Dioden-Richtspannung zur automatischen Lautstärkeregelung heran. Die ALR-Spannung wird den Gittern der HF-Röhre und der ZF-Röhren • zugeführt. Am Widerstand 500 kOhm entnimmt man regelbar die NF-Spannung. Gerade beim Kurzwellenempfang werden vom Empfänger viele Stör¬ spannungen aufgenommen, die den Empfang von Signalen beeinträch¬ tigen. Spezielle Störaustastschaltungen sind für den Anfänger meist zu kompliziert. Zwei wesentlich einfachere Schaltungen, die man zwischen Empfängerausgang und Kopfhörer bringt, zeigt Bild 3. Die Dioden begrenzen die positive und die negative Halbwelle der NF-Spannung. Bild 2 HF-Gleichrichtung mit Spannungsverdopplung 103 Bild 3 Bcgrenzerschaltimgen zur Störunterdrückung bei KW-Empfängern a) regelbar b) nicht regelbar Für die Dioden können auch Zenerdioden benutzt werden , wobei dann die Batterien entfallen In der Schaltung nach Bild 3 a ist die Größe der Begrenzung regelbar, da die Dioden durch die Batterien vorgespannt sind. Werden die Schalt¬ kontakte getrennt betätigt, so kann man auch getrennt entweder die positive oder die negative Halbwelle begrenzen. Den Batterien wird ein sehr geringer Strom entnommen, so daß man sie fest einlöten kann. Die Schaltung nach Bild 3b ist nicht regelbar, so daß von einem bestimmten Spannungswert (3 bis 5 V) an die Begrenzerwirkung eintritt. Um eine ökonomische Modulation des Amateursenders zu erreichen, wendet der Funkamateur gern eine Sprachbandbegrenzung und Amplitu¬ denbegrenzung im Modulationsverstärker an. Diese Zielstellung läßt sich auch mit Halbleitern erreichen, wie die Schaltung in Bild 4 zeigt, die einem zweistufigen Transistor-Mikrofonvorverstärker nachgeschal¬ tet wird. Die beiden Dioden begrenzen das NF-Signal in der Amplitude. Eine Einstellung der Begrenzung erfolgt mit dem Potentiometer 1 kOhm. Die tiefen NF-Frequenzen werden durch den niedrigen Kopplungs¬ kondensator 47 nF beschnitten. Die durch die Begrenzung entstehenden Verzerrungen und die höheren NF-Frequenzen schneidet das zweistufige RC-Tiefpaßfilter (50 kOhm/1 nF) ab. Der Ausgang ist sowohl hoch¬ ohmig (für anschließende Röhrenverstärker) als auch niederohmig (für anschließende Transistorverstärker) ausgelegt. Mit wenig Mitteln läßt sich eine einfache Gciluanisier-Einrichtung auf¬ bauen, wie sie der Funkamateur hin und wieder braucht, z.B. zum Versilbern von Spulen usw. Als Transformator genügt ein normaler Klingeltrafo. Verwendet werden kann auch ein vorhandenes Ladegerät 104 Bild 4 Schaltung zur Spruchband- und Amplitudenbegrenzung im Modulationsverstärker oder ein Modelleisenbahn-Regeltrafo. Bild 5 zeigt die einfache Schal¬ tung für den Selbstbau. Im Bad hängt am Pluspol eine Platte aus dem Überzugsmetall (z.B. Silber), am Minuspolder zu galvanisierende Gegen¬ stand (z.B. Kupferdrahtspule). Die Badflüssigkeit besteht aus einer Natriumsilberzyanidlösung. Die günstigste Badtemperatur ist etwa 20°C, die Stromdichte soll etwa 2,5 mA/cm 2 betragen. Die Stromstärke läßt sich durch Verstellen des Drahtpotentiometers 100 Ohm regeln. Mit einem Voltmeter kann man die Spannung am Bad kontrollieren, die etwa 2 V betragen soll. Die Anwendung der Halbleiterdiode beim einfachen Detektorempfänger ist allgemein bekannt. Bild 6 zeigt eine Schaltung, bei der an Stelle des Kopfhörers ein empfindliches Relais eingeschaltet ist. Bei genügender Feldstärke des empfangenen Senders zieht das Relais an. Das wird immer der Fall sein in der Nähe der eigenen Amateurfunkstation, weshalb man diese Schaltung für Kontrollzwecke einsetzen kann. Das benutzte Relais soll eine Anzugsempfindlichkeit von etwa 0,5 bis 1 mA haben. Bild 5 Schaltung für eine Galvanisier einrichtung 105 Bild 6 Schaltung einer einfachen Kontrolleinrichtung für den KW-Amateursender Schalturig eines Absorptions- frequenzmessers bzw. Feldstärkemessers Schaltet man dem Detektorempfänger eine Anzeigeschaltung nach, wie es Bild 7 zeigt, so erhält man einen einfachen, transportablen Feld¬ stärkemesser. Wird der Drehkondensator des Schwingkreises in Fre¬ quenzen geeicht, so ist der einfache und praktische Absorptionsfrequenz¬ messer verwirklicht, wie er bei jeder Amateurfunkstation zur Frequenz¬ überwachung vorhanden sein sollte. Der Transistor verbessert die Anzeigeempfindlichkeit. Das Meßwerk liegt in einer Brückenschaltung. Der Meßwerkzeiger wird ohne empfangenes HF-Signal auf „Null“ ein geregelt. Für Senderschaltungen werden Gittervorspannungen gebraucht. Leider ist meist auf den käuflich erworbenen Netztransformatoren keine spezielle Wicklung dafür vorhanden. Bild 8 zeigt deshalb zwei Möglichkeiten, um eine kleine oder eine große Gittervorspannung zu erzeugen. Da Gittervorspannungen gering belastet werden, kann man auch Spannungs¬ vervielfacherschaltungen anwenden, wenn man höhere Spannungswerte benötigt. In Bild 8a ist die Gittervorspannung aus einer Heizspannung gewonnen. Größere Gittervorspannungen erzeugt man aus einer Hälfte der Anodenwicklung des Netztransformators. Als Vorwiderstand wird hier der kapazitive Widerstand eines Kondensators ausgenutzt. Die Größe der erzeugten Gittervorspannung ist abhängig von dem Span¬ nungsteiler, der aus dem kapazitiven Widerstand des Kondensators und dem Potentiometer (10 bis 50 kOhm) besteht. Die Gleichrichtung erfolgt bei beiden Schaltungen in Einwegschaltung. Nachgeschaltet werden muß eine Siebkette (wie angegeben). 106 Bild 8 Schaltungen zur Erzeugung von Gitter vor Spannungen a) aus der Heizspannungswicklung b) aus der Anodenspannungswicklung des Netztransformators Siliziumdioden, die in Sperrichtung betrieben werden, geben in Abhän¬ gigkeit vom Sperrstrom eine Rauschspannung ab. Diesen Vorteil kann der UKW-Amateur ausnutzen, um einen billigen und vor allem ein¬ fachen Rauschgenerator zu konstruieren, der zur Empfindlichkeits¬ messung des UKW-Konverters bereits ausreicht. Bild 9 zeigt eine dafür geeignete Schaltung für einen symmetrischen 300-Ohm-Ausgang. Die Drosseln haben bei 5 mm Durchmesser etwa 40 Wdg., CuL-0,3 mm Durchmesser. Je geringer der erforderliche Sperrstrom wird, um so empfindlicher ist der UKW-Konverter. Bild 9 Schaltung für einen einfachen Rauschgenerator Schaltungen mit Transistoren Verglichen mit der Halbleiterdiode, wird der Transistor vorerst noch zögernd in die Praxis des Funkamateurs eingeführt. Das hat verschie¬ dene Gründe. So sind einmal Physik und Technik des Transistors dem Funkamateur noch ungewohnt. Dazu kommt außerdem, daß das An¬ gebot an Transistoren ungenügend ist, vor allem fehlen Transistoren höherer Grenzfrequenz und höherer Leistung. Vielseitiger wird dagegen der Transistor schon im NF-Bereich angewendet, sei es in den NF- Teilen von KW-Empfängern oder Peilempfängern, im Mikrofonvor¬ verstärker oder im Mischverstärker. Darüber gibt es schon einige Schaltungen, so daß hier nicht besonders darauf eingegangen werden muß. Dr 500p 107 Bild 10 Audionschaltung für den KW-Bereich Bild 11 Schaltung eines Transistor-KW-Konverters Mit der Bereitstellung von Transistoren mit höherer Grenzfrequenz werden wir bald zum volltransistorisierten KW-Stationsempfänger kom¬ men, wie er zum Teil im Ausland schon industriell gefertigt wird. Bild zeigt eine Audionschaltung für den Kurzwellenbereich, die für den Experimentierversuch sehr gut geeignet ist. Die Schaltung der Abstimm¬ einheit (L 1/L 3, C 1) ist ähnlich der eines Röhrenaudions. Die Win¬ dungszahlen für die Antennenspule L1 und die Rückkopplungs¬ spule L 3 betragen etwa 35 bis 80 % der Windungszahl der Schwingkreis¬ spule L 2. Mit dem Trimmpotentiometer 5 kOhm wird die Basis¬ spannung so eingestellt, daß man eine günstige Gleichrichterwirkung des Transistoraudions erzielt. Die Rückkopplung wird beim Empfang eines Senders mit dem Potentiometer 10 kOhm bis kurz vor den Schwingungseinsatz geregelt. Dem Transistoraudion schaltet man einen zwei- bis dreistufigen Transistor-NF-Verstärker für Kopfhörerausgang nach (CC 816, OC 825). Die Schaltung für einen Transistor-Kurzwellenkonverter zeigt Bild 11. Dieser Konverter hat eine Zwischenfrequenz von 1230 kHz, die einem nachgeschalteten Empfänger zugeführt wird. L 1/C 1 bildet den Ein¬ gangskreis, den man im jeweilig interessierenden KW-Amateurband abstimmt. Der Oszillatorkreis besteht aus L 2 und C 2 und arbeitet im 80-, 40-und 20-m-Band auf der Grundwelle oberhalb der Eingangs¬ frequenz. Für das 15- und 10-m-Band werden bei der Mischung Oberwellen benutzt, so daß der Oszillator jeweils auf der halben Fre¬ quenz arbeitet und unterhalb der Eingangsfrequenz zu liegen kommt. Der Transistor OC 883 stellt eine selbstschwingende Mischstufe dar. Die Diode in der Eingangsschaltung verhindert eine Übersteuerung dieses Transistors beim Einschalten des KW-Senders. L 3/C 3 bildet den ZF-Kreis. Über die Kapazität 60 pF ist eine hochohmige, über die Koppelspule eine niederohmige Auskopplung der ZF an den Nachsetz¬ empfänger wahlweise möglich. Der zweite Transistor (OC 872) arbeitet bei Telefonieempfang als Q-Multiplier (Gütevervielfacher), bei Tele¬ grafieempfang als BFO für die Zwischenfrequenz. Frequenzbestimmend dafür ist der Schwingkreis L 4 und C 4. Die Rückkopplung wird dabei mit dem Potentiometer 20 kOhm eingestellt. Die Einkopplung des Q-Multipliers in den ZF-Kreis erfolgt durch die Einschaltung des Widerstandes von 27 Ohm. Für die Konstruktion eines Morse-Tongenerators gibt es schon viele Schaltungsvarianten (LC-Generator, RC-Generator, Multivibrator). Bild 12 zeigt eine einfache Schaltung, bei der als Schwingkreisinduktivität die Kopfhörer selbst verwendet werden. Für die Rückkopplung erfolgt wie bei der Colpitts-Schaltung eine kapazitive Spannungsteilung. Mit dem Potentiometer 250 kOhm wird der Schwingeinsatz eingestellt. Die Tastung erfolgt durch das Ein- und Ausschalten der Stromversorgung. Wie man den Transistor im Quarzoszillator benutzt, z.B. Verwendung 109 Bild 12 Einfache Tongenerator Schaltung für Morseübungszwecke als Eichpunktgeber, zeigt Bild 13. Der Quarz (100 kHz) liegt zwischen Kollektor- und Basiselektrode. Der Schwingkreis im Kollektorkreis wird auf die Grundfrequenz des Quarzes abgestimmt. Die Basis erhält ihre Vorspannung durch einen Spannungsteiler (40 bis 10 kOhm), der je nach verwendetem Transistorexemplar etwas verändert werden muß. Um die gewünschten Oberwellen hervorzuheben, ist im Emitterzweig eine HF-Drossel eingeschaltet, deren Resonanz etwa im 80-m-Band liegen soll. Über den Kondensator 5 pF können die Eichpunkte einem KW- Empfänger zugeführt werden. Bei dieser Schaltung liegt der Pluspol der Batterie hoch. Wegen der geringen Leistungsgrenzen wird der Transistor in der Sende¬ technik des KW-Amateurs wenig angewendet. Bild 14 zeigt eine Mög¬ lichkeit, den Transistor im Steuersender einzusetzen. Da keine Er¬ wärmungsprobleme wie bei Elektronenröhren auftreten, läßt sich ohne wesentliche Schwierigkeiten eine gute Frequenzstabilität erreichen. Die Spule L 1 soll eine sehr hohe Güte aufweisen, weshalb man in der 100 kHz 50p! « Bild 13 Schaltung eines Eichpunktgebers für 100 kHz Grundfrequenz 110 Originalschaltung eine Toroidspule benutzte. Die Anzapfungen der Spule sind entsprechend den Windungszahlen angegeben. Die Ankopp¬ lung an den in Basisschaltung arbeitenden ersten Transistor ist nieder¬ ohmig. Für die Rückkopplung erfolgt eine kapazitive Spannungsteilung. Der zweite Transistor, in Emitterschaltung als Pufferstufe arbeitend, ist ebenfalls niederohmig angekoppelt. Die Basisvorspannungen werden über Spannungsteiler eingestellt. Der Ausgangskreis ist auf die Grund¬ frequenz des Oszillators eingestellt. Zusatzschaltungen für den KW-Stationsempfänger, z.B. S-Meter, BFO u.a., können vielfach auch mit Transistoren aufgebaut werden. Bild 15 zeigt ein Transistor-CW-Filter , um den Empfang von CW-Zeichen im KW-Empfänger zu verbessern. Das Filter, liegt im Emitterzweig des Transistors und kann auf einzelne NF-Frequenzen umgeschaltet werden. Angeschlossen wird die Schaltung an den Lautsprecherausgang des KW-Empfängers. Die durch das Filter bevorzugten Frequenzen werden verstärkt wiedergegeben, so daß Störungen und andere Signale weniger stark in Erscheinung treten. Eine weitere Zusatzschaltung zeigt Bild 16. Diese als Q-Multiplier bezeichnete Schaltung verbessert die ZF-Selek- tion eines KW-Empfängers. Angeschlossen wird sie mit der entsprechen¬ den Frequenz an das erste ZF-Filter (parallel zum Primärkreis) des KW-Empfängers. Das gezeigte Schaltbild gilt für eine ZF von 468 kHz. 111 Bild 16 Schaltung eines Q-Multipliers ( Gütevervielfacher) Durch diese Schaltung kann man den ZF-Kreis entdämpfen, was einer Gütesteigerung entspricht. Die Größe der Entdämpfung kann mit dem Potentiometer 50 kOhm geregelt werden. Der Drehkondensator 50 pF dient zum Einstellen der Zwischenfrequenz. Der Transistor arbeitet in Basisschaltung, die Schwingungserzeugung erfolgt zwischen Kollektor und Emitter. Die Güteverbesserung gelingt etwa bis zu einem Faktor von 100, je nach Stellung des Potentiometers. Literatur • Taeger , W., Halbleiterdioden - Wirkungsweise und Schaltungstechnik, Funktechnik 1960/61. Bost, R., Kristallodentechnik, Verlag W. Ernst & Sohn, Berlin 1956. Boon , S.D ., Germanium-Dioden, Philips Technische Bibliothek, Eindhoven 1955. Radio, 2/1962; Radio REF, 7/1963; QST, 7/1962; KW-Hörer, 3/1961. Radioamateur, 11/1963; RSGB-Bulletin, 10/1961; Electronics world, 10/1960 und 9/1961; Radioelectronics, 12/1960. Ing. Karl-Heinz Schubert DM2AXE TANDEL- ein neues elektronisches Bauelement Zusammengestellt aus Originalunterlagen Übersetzungen: Dipl.-Phys. H.-J. Fischer und Medizinalrat Dr. med. Karl Krogner - DM 2 BNL Im Physikalischen Institut der tschechoslowakischen Akademie der Wissenschaften wurde 1963 ein neues, vielseitig verwendbares Bau¬ element für die Funktechnik entwickelt. Den Arbeiten lag eine Ent¬ deckung von A.Glane zugrunde, die er auf dem Gebiet der Ferro- elektrika machte, als er mit Triglyzinsulfat (TGS) experimentierte. Triglyzinsulfat ist ein kristalliner Stoff ähnlich dem Bariumtitanat. Diese Ferroelektrika zeigen besonders günstige elektrische Eigenschaften in der Nähe der Curie-Temperatur (für Bariumtitanat bei etwa 120°C, für Triglyzinsulfat bei etwa 40°C). Die Ferroelektrika auf diesen Tempe¬ raturen konstantzuhalten, ist jedoch mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden, da für diesen kleinen Baustein umfangreiche thermostatische Einrichtungen erforderlich sind, die bis zu Bruchteilen eines Tempera¬ turgrades genau arbeiten müssen. Die bisherigen Forschungsarbeiten gingen deshalb dahin, möglichst weitab von der Curie-Temperatur zu arbeiten; daraus resultierten dann ungenügende Eigenschaften der ferroelektrischen Bauelemente. A. Glane ging genau den umgekehrten Weg, indem er den TGS-Kristall mit einer Wechselspannung aufheizte. Dabei stellte er fest, daß sich bei Erreichen der Curie-Temperatur die Arbeitsweise so stabilisiert, daß Veränderungen der Umgebungstempe¬ ratur ohne Einfluß bleiben. Damit war der autostabile Zustand ent¬ deckt. A. Glane arbeitet als Ingenieur im Physikalischen Institut der CSAV. Als Funkamateur führt er das Rufzeichen OK 1 GW. Während seiner Tätigkeit im SVAZARM (Bruderorganisation der GST) gründete er in seinem Heimatort Libochovice 2 Klubstationen, wo über 300 Funk- 8 Elektronisches Jahrbuch 1965 113 Bild a Der Erfinder des TAN DEL, A. Glane - OK 1 GW, bei Versuchen mit einem FM- Stereosender, der mit zwei TANDEL- Elementen bestückt ist amateure ausgebildet wurden. Mehr als 10 Jahre war er Leiter der Klubstation OK1KAJ. Anfang 1964 arbeitete er mit seinem KW- Amateursender auf dem 80-m-Band, wobei der KW-Sender mit Hilfe eines TAN DEL amplitudenmoduliert wurde. Funkverbindungen mit OK 1 GG und OK 1 AP konnten einwandfrei abgewickelt werden. Ein erstes Referat über das neue elektronische Bauelement TANDEL wurde auf der Internationalen Konferenz „Funktechnik im Weltall“ Ende 1963 in Genf gehalten, das sehr große Beachtung fand. Die Bezeichnung TANDEL ist eine Abkürzung aus Teplotne Autosta- bilizujici Nelinearni Dielektricky ELement (die Temperatur selbst¬ stabilisierendes, nichtlineares, dielektrisches Element). Um die Funktion des neuen Bauelementes TANDEL besser verständ¬ lich zu machen, zunächst etwas über die Ferroelektrika. Von den ver¬ schiedenen Arten der ferroelektrischen Stoffe sind heute bereits einige Hundert bekannt (z.B. das Seignette-Salz, aus dem man Kristallton¬ abnehmer herstellt). Für die Konstruktion des Bauelementes TANDEL wurde das Triglyzinsulfat verwendet. mmm 114 Schneidet man aus dem Kristall des ferroelektrischen Stoffes ein Plätt¬ chen und versieht es an beiden Seiten mit Metallbelägen nebst Zulei¬ tungen, dann entsteht ein Kondensator. Ein solcher Kondensator mit ferroelektrischem Dielektrikum zeigt im Gegensatz zu den in der Funk¬ technik verwendeten linearen Kondensatoren ungewöhnliche Eigen¬ schaften, so z.B. den piezoelektrischen Effekt - eine Erscheinung, die in Tonabnehmern ausgenutzt wird. Die wichtigste Eigenschaft der Ferro- elektrika, die sie von anderen Stoffen unterscheidet, ist jedoch die starke Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante, und damit der Kapazität, von der angelegten Spannung und von der Temperatur der Umgebung. Die Kapazität eines ferroelektrischen Kondensators steigt bei Erwär¬ mung stark an, bis sie bei der sogenannten Curie-Temperatur einige Bild b Ansicht eines mit TANDEL-Elefnenten und Transistoren bestückten Elektrometers , das im Physikalischen Institut der CSA V konstruiert wurde (Meßbereiche bis 10~ 1{) A und 10 n G) 115 tausendmal höhere Werte erreicht, als wenn zwischen den Kondensator¬ belägen beispielsweise Glas, Glimmer oder nur Luft wäre. Bei einer weiteren Temperaturerhöhung sinkt die Kapazität wieder ab. Legt man an die Metallbeläge des ferroelektrischen Kondensators, der auf kon¬ stanter Temperatur gehalten wird, eine elektrische Spannung an, dann verändert sich wiederum seine Kapazität. Einen solchen Kondensator, dessen Kapazität vom Wert der angelegten Spannung abhängt, bezeich¬ net man als nichtlinear im Unterschied zu den linearen, z.B. den Glim¬ mer- oder Luftkondensatoren. Die nichtlinearen Eigenschaften, d.h. die Veränderung des Wider¬ standes oder der Kapazität, hervorgerufen durch die angelegte Span¬ nung, haben größte Bedeutung für die Ausnutzung in elektronischen und funktechnischen Anlagen. Die wichtigsten Elemente, die bisher hier¬ für verwendet wurden, sind Dioden, vor allem Halbleiterdioden. Neben den Dioden wäre die Verwendung nichtlinearer Kondensatoren für viele Zwecke vorteilhaft, zum Beispiel deshalb, weil ferroelektrische nichtlineare Kondensatoren höhere Spannungen vertragen als etwa Kapazitätsdioden (diese ^ 20 V!). Die Versuche mit der Verwendung ferroelektrischer Kondensatoren verliefen jedoch bisher zumeist nicht erfolgreich. Der Hauptgrund des Mißerfolges lag in der geringen Stabi¬ lität dieser Kondensatoren, d. h. in der starken Abhängigkeit ihrer Eigen¬ schaften von der Temperatur sowie in der fortschreitenden Veränderung ihrer Eigenschaften im Laufe der Zeit. Die günstigsten Eigenschaften haben die Ferroelektrika in der Nähe des Curie-Punktes (bei Triglyzin- sulfat etwa 50°C), aber gerade in diesem Bereich sind ihre Eigenschaften von der Temperatur so stark abhängig, daß sie nur dann ausgenutzt werden könnten, wenn die Temperatur mit einer Genauigkeit von einigen Tausendstel °C stabilisiert wäre. Diese Forderung ist jedoch nur mit Hilfe einer umfangreichen und kostspieligen Apparatur für genaue Messungen im Laboratorium zu erfüllen. Die praktische Ausnutzung der Ferroelektrika war daher auf diese Weise bisher unmöglich. Die Stabilität der Temperatur und somit auch der elektrischen Eigen¬ schaften der Ferroelektrika kann jedoch mit Hilfe des neuen Arbeits¬ verfahrens erreicht werden. Wie arbeitet das neue Element Die sogenannte dielektrische Erwärmung wird zur automatischen Tem¬ peraturregelung des Bauelementes TAND EL ausgenutzt. 116 Bringt man einen nichtleitenden Stoff - das Dielektrikum - zwischen die Elektroden, die an eine Wechselspannung (Niederfrequenz oder Hoch¬ frequenz) angeschlossen sind, dann erwärmt sich das Dielektrikum (diese Erscheinung wird beim Schweißen von Plasten ausgenutzt). Die Dielektrizitätsverluste, durch deren Einwirkung sich der Stoff erwärmt, hängen jedoch im Falle der Ferroelektrika auch von der Temperatur ab, ähnlich wie die Kapazität. Bis zum Curie-Punkt steigen die Verluste an; oberhalb dieser Temperatur ist jedoch ein plötzliches Absinken zu verzeichnen. Legt man also an einen ferroelektrischen Kondensator eine Hoch¬ frequenz-Wechselspannung (einige Volt bis Zehntel Volt), dann wird sich dieser zuerst erwärmen. Erreicht jedoch das Ferroelektrikum den Bereich der Curie-Temperatur, bei der die Verluste (und somit auch der Wirkungsgrad der Erwärmung) abzusinken beginnen, dann hört eine weitere Erwärmung des Kondensators auf. In diesem Zustand wird das Gleichgewicht zwischen der im Kondensator freigewordenen und der an die Umgebung abgegebenen Wärme erreicht. Jede zufällige Temperaturerhöhung hat ein Absinken der Verluste und somit auch eine Verringerung der Erwärmung zur Folge. Infolgedessen kehrt die Temperatur wieder in den Gleichgewichtszustand zurück. Umgekehrt wird die Temperatur bei Abkühlung durch eine Erhöhung der Verluste ausgeglichen. Auf diese Weise stabilisiert der Kondensator nicht nur seine Temperatur, sondern auch seine elektrischen Eigenschaf¬ ten bleiben konstant (stabil), so daß diese in elektronischen Stromkreisen ausgenutzt werden können. Vorzüge des neuen Bauelementes Der TAND EL hat eine besonders wichtige Eigenschaft: einen hohen elektrischen Widerstand, der daraus resultiert, daß Triglyzinsulfat ein sehr guter Isolierstoff ist. Diese Eigenschaft ermöglicht die Konstruktion einiger Typen von Elektrometern, d. h. Geräten zur Messung sehr hoher Widerstände (bis zu 1 Billion Ohm) oder sehr schwacher Ströme (Billion¬ stel Ampere). Für diese Messungen wurden bisher verhältnismäßig komplizierte Ge¬ räte mit sehr kostspieligen und empfindlichen Elektronenröhren benutzt, deren Verwendung sich außerdem ausschließlich auf die Laboratorien beschränkte. Eine Konstruktion derartigerElektrometermitTransistoren war überhaupt nicht möglich, denn der Eingangswiderstand der Tran- 117 sistoren ist etwa eine millionmal geringer als der Widerstand des Bauelementes TAND EL. Das TAND EL besitzt gegenüber den Elektronenröhren des Elektro¬ meters den Vorteil hoher Widerstandsfähigkeit sowohl gegenüber Er¬ schütterungen als auch gegen Überspannung. Außerdem ist es sehr klein - sein Durchmesser beträgt gewöhnlich etwa 1 mm. Bei Serien¬ fertigung dürften seine Herstellungskosten sehr gering sein; denn die Fertigung des TAND EL erfordert eine weitaus weniger komplizierte Technologie als die der Halbleiterdioden, auch ist das benötigte Material billig. Die Konstruktion des TAND EL Für den Aufbau des TAND EL wurde ein Einkristall aus Triglyzin- sulfat (TGS) benutzt. Es erwies sich als vorteilhaft, das Element in eine Bild 1 Ansicht des TAB! DEL (3fache Vergrößerung beim Schnitt modelt, Originalgröße im Vergleich zu Geldstück 1 Kcs) 118 Bild 2 Konstruktion eines indirekt geheizten TANDEL- Elementes A) heizendes Element B) geheiztes Element Bild 3 Mechanische Verbindung eines TAN DEL mit einem Peltierelement 1 TANDEL, 2 TANDEL- Elektroden, 3 metallischer Ring, 4 Peltierelement, 5 Zuführungsplatte, 6, 7 Zuführungen zu TANDEL-Elektroden, B Gleichstromquelle Patrone eines Zentimeterdetektors (z.B. 1 N 21) einzubauen. Um den Einfluß von Luftzirkulationsänderungen auf die Abkühlung des Ele¬ ments zu verringern, wurde die Patrone mit Silikonfett gefüllt (Bild 1). Eine weitere brauchbare Anordnung ist das Einschmelzen des Elements in einem Vakuumgefäß, wo der Wärmefluß über die Oberfläche haupt¬ sächlich durch die Zuleitungsdrähte bewirkt wird. Das auf diese Weise gebildete Schaltelement wird mit einem Wechsel¬ stromgenerator verbunden, dessen Frequenz und Amplitude so gewählt werden, daß das Element sich auf Grund der durch dielektrische Ver¬ luste erzeugten Wärme auf eine in der Nähe des Curie-Punktes gelegene Temperatur aufheizt. Während Veränderung der Umgebungstemperatur steuert das Bauelement den pro Zeiteinheit erzeugten Wärmebetrag automatisch derart, daß sowohl die Eigentemperatur als auch die elek¬ trischen Eigenschaften stabilisiert werden. Die Betriebstemperatur des Elements ist sehr wenig empfindlich gegenüber Änderungen der Heiz¬ spannung oder Heizfrequenz. Der Arbeitspunkt des TANDEL wird gleichermaßen festgelegt durch Amplitude und Frequenz der Heiz¬ spannung, durch Gleichstrom-Vorspannung und Temperatur des um¬ gebenden Mediums. Es zeigte sich, daß der aus ferroelektrischem Tri- 119 glyzinsulfat hergestellte TANDEL in den Betriebszustand über einen weiten Bereich von Heizfrequenzen gebracht werden konnte (von NF bis UHF), während die erforderliche Spannungsamplitude mit wachsen¬ der Frequenz'abnahm. Die mechanische Verbindung verschiedener nichtlinearer dielektrischer Elemente, die sich in gutem thermischem Kontakt befinden, war von großer Wichtigkeit. Dabei brachte man wenigstens eines von ihnen durch eine angelegte Wechselspannung bis zum Punkt der Temperatur- Autostabilisation, während dadurch die anderen Elemente in den Bereich maximaler Nichtlinearität gebracht wurden (Bild 2). Diese mechanische Verbindung bringt Vorteile für solche Schaltungen, wo die hohe Heiz¬ spannung den Betrieb des TANDEL hinderte. Das in Kontakt mit dem geheizten TANDEL befindliche Element kann sehr kleine Wechselspan¬ nungen verarbeiten (Verstärkung, Mischung, Frequenzmodulation usw.), vorausgesetzt, daß es von dem geheizten TANDEL in den Bereich maximaler Nichtlinearität gebracht wird. Für Leistungsanwendungen des TANDEL ist es oft notwendig, für eine verbesserte Wärmeabfuhr der dielektrischen Verlustwärme zu sorgen. Eine der Möglichkeiten ist die mechanische Verbindung des nichtlinearen Elementes mit einem Peltierelement, das das TANDEL-Element kühlt (Bild 3). Es wird dann eine größere Heizspannungsamplitude erforderlich, um den TANDEL in den autostabilisierten Zustand zu bringen. Bei einer solchen Anordnung kann der TANDEL bei höheren Leistungspegeln arbeiten, z.B. als Leistungs-Frequenzvervielfacher. Andererseits wird es manchmal vorteilhaft sein, den TANDEL zu überheizen, um den besten Wirkungsgrad zu erzielen. Das kann in der gleichen konstruktiven Anordnung erzielt werden, wenn man den durch das Peltierelement fließenden Strom umpolt, so daß dieses aufgeheizt wird. Einige technische Anwendungen des TANDEL Die Anwendung des TANDEL als temperaturstabilisierendes Element kleinster Abmessungen erscheint sofort einleuchtend. Da weiterhin die Arbeitstemperatur des TANDEL und seine Leistungsaufnahme von der Wärmeableitung an das umgebende Medium abhängen, ist es möglich, die Veränderung der elektrischen Eigenschaften des TAN DEL mit der Temperatur als Anhaltspunkt für Veränderungen der Wärme¬ übertragung zu benutzen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der hervorstechenden Nichtlinearität der elektrischen Eigen- Bild 4 Prinzipschaltung für Frequenz - Vervielfacher mit TAN DEL- Element Bild 5 Prinzipschaltung eines dielektrischen Verstärkers mit TANDEL- Element schäften des TAND EL, die bis zu hohen Frequenzen unverändert bleiben. Der extrem hohe Gleichstromwiderstand des TAND EL zu¬ sammen mit den nichtlinearen Eigenschaften ermöglicht die Konstruk¬ tion zahlreicher elektrometrischer Schaltungen. Ein anderes Anwendungsbeispiel, abgeleitet von der Frequenzanalyse des Stromverhaltens, kann ein einfacher Frequenzvervielfacher sein (Bild 4). In diesem Falle arbeitet der Oszillator quarzstabilisiert auf der Grundwelle. Die Hochfrequenzspannung wird von der Oszillatoranode über ein Regelelement C R dem Vervielfacher zugeführt, was eine opti¬ male Aufheizung des TAND EL in den Bereich maximaler Nicht¬ linearität ermöglicht. Der Resonanzkreis L 2 C 2 wird auf die gewünschte Oberwelle abgestimmt. Durch Anlegen einer Gleichspannung an die Klemmen 1 + 2 ist es möglich, das Verhältnis der Harmonischen zu¬ gunsten der geraden Harmonischen zu beeinflussen. Wenn man die multiplizierte Frequenz amplitudenmodulieren will, führt man denselben 121 Klemmen die NF-Wechselspannung zu. Aus Versuchen ist ersichtlich daß der TAND EL für Vervielfacherzwecke bis in den UHF-Bereich hinein eingesetzt werden kann. Mit dem TAND EL kann man dielek¬ trische Verstärker, die an sich bekannt sind, aufbauen. Bild 5 zeigt einen abgestimmten, dielektrischen Verstärker mit 2 TANDEL-Elemen- ten, denen die HF-Heizspannung über den Trimmer C r zugeführt wird. Die beiden TANDEL-Elemente werden von der Gleichspannungsquelle B mit Parallelkapazität C 3 vorgespannt. Die Spannung wird über die Signalquelle G s und Entkoppel-Drosseln an die Elektroden angelegt. Die die beiden TAND EL enthaltende Schaltung wird so abgestimmt, daß die Frequenz der Heizspannung auf der Flanke der Resonanzkurve liegt. Die Signalspannung von der Quelle G s , die der Gleichspannung der Quelle B überlagert ist, verstimmt den Resonanzkreis, so daß sich die Flanke in bezug auf die Heizfrequenz von G r verschiebt. So wird die Amplitude der Heizfrequenz über dem Resonanzkreis im Rhythmus der Signalfrequenz verändert. Durch Gleichrichtung eines solchen modulierten Signales erhält man ein verstärktes Signal. Aus all dem folgt, daß es für befriedigende Wirkungsweise der Schaltung adäquat ist, die Heizspannung oder deren Frequenz so zu erhöhen, daß durch die sich ergebende dielektrische Erwärmung das Dielektrikum des TAND EL den autostabilisierten Zustand erreicht und damit auch den Bild 6 Prinzipschaltung eines frequenzmodulierten Oszillators mit indirekt geheiztem TAN DEL-Eie me nt 122 Bild 7 Prinzip eines dielektrischen, elektromechanischen Wandlers mit TAND EL-Eie me nt Bereich der größten Nichtlinearität (was die Spannungsverstärkung um eine Größenanordnung erhöht und die bisher begrenzende Frequenz¬ abhängigkeit beseitigt). In einer einfachen Schaltung mit einem TAND EL erzielt man eine 15fache Verstärkung, wenn man Spulen mit üblichen Gütewerten benutzt. Der hohe Gleichstrom- und NF-Eingangswiderstand eines TANDEL-Verstärkers, die hohe Leistungsverstärkung, eine Erhöhung der Spannungsverstärkung und die bessere Gesamtstabilität durch die Autostabilisierung des Arbeitspunktes lassen vermuten, daß diese viel¬ fach vernachlässigten Schaltungen nunmehr weitere Verbreitung finden. Der frequenzmodulierte Oszillator stellt eine weitere Anwendungsmög¬ lichkeit dar. Die bekannten FM-Oszillatorschaltungen benutzen für die Wobbelung der Frequenz meist eine Reaktanzröhre oder Reaktanzdiode im Abstimmkreis des Oszillators. Die Erreichung eines linearen Fre¬ quenzhubs ist mit dieser Methode auf kleine Werte begrenzt. Versuche mit gewöhnlichen ferroelektrischen Kondensatoren lösten dieses Problem nicht (zeitliche und temperaturmäßige Instabilität der Kondensatoren). In manchen Fällen ist es nicht möglich, eine hohe, für die Heizung des TANDEL notwendige Amplitude dem Gitterkreis einer Röhre zuzufüh¬ ren, wo der TAND EL liegen sollte. Hier wird ein indirekt geheiztes Ele¬ ment - wie oben beschrieben - in den Gitterkreis des Oszillators ge¬ schaltet. Die komplette Schaltung des Oszillators zeigt Bild 6, aus dem die Funktion klar wird. Der Abstimmkondensator C bestimmt die Frequenz des Oszillators. Den Trimmerkondensator C R stellt man so ein, daß das heizende TANDEL-Element durch die Anoden wechsel- spannung des Oszillators in den autostabilisierten Zustand gebracht wird und damit gleichzeitig das Element F, das in gutem thermischem Kontakt mit ihm ist, in einen Bereich großer Nichtlinearität bringt. Die hohe Heizspannung am Element B wird nicht in den Gitterkreis der Röhre eingekoppelt. Die gemeinsamen Elektroden 2 und 3 der Elemente 123 Bild 8 Prinzip des parametrischen Verstärkers mit TANDEL-Element A + B liegen an Masse. Das nichtlineare Element F ist in Serie mit C 2 in den Schwingkreis eingeschaltet. Über R 3 wird der Elektrode 4 eine Gleichvorspannung zugeführt, durch die der Arbeitspunkt festgelegt werden kann. Die der gleichen Elektrode zugeführte Modulations¬ spannung verändert wechselweise die Kapazität des nichtlinearen dielek¬ trischen Elementes B. Da B Teil des Schwingkreises ist, tritt damit Frequenzmodulation auf. Der TAN DEL kann auch in den Anoden¬ kreis eines Gegentakt-Leistungsoszillators geschaltet werden, um FM zu erzielen. Für lineare Hübe von einigen MHz ist nur eine kleine Modu¬ lationsspannung notwendig, d.h., die Ausgangsspannung eines Ton¬ abnehmers oder Mikrofones genügt direkt zum Aussteuern. Der dielektrische elektromechanische Wandler nutzt eine andere Eigen¬ schaft des TAND EL aus, und zwar ist die Oberflächenschicht eines TAND EL unter normalen Betriebsbedingungen im ferroelektrischen Zustand, so daß sein Piezomodul hohe Werte erreicht. Mit einer geeig¬ neten konstruktiven Anordnung einer Elektrode kann der TAND EL als Tonabnehmer oder Mikrofon benutzt werden. Bild 7 zeigt die Schaltung des elektromechanischen Wandlers. Es ist grundsätzlich die Schaltung eines abgestimmten dielektrischen Ver¬ stärkers. Die Amplitudenmodulation wird durch Druckvariation am nichtlinearen dielektrischen Element erreicht, das in der Schaltung als mechanischer Wandler S arbeitet. Das Ausgangssignal wird durch Gleich¬ richten der Veränderung der HF-Heizspannung gewonnen. Es gab auch Versuche, die Spannungsabhängigkeit der Kapazität des TAND EL für parametrische Verstärkung oder Mischung auszunutzen. 124 / Experimente mit diesen Schaltungen wurden jedoch bisher nur im Frequenzbereich einiger 10 MHz durchgeführt. Mit einer zweckent¬ sprechenden Wahl der Parameter des TAN DEL und seines Arbeits¬ punktes ist es möglich, die Pumpleistung auch als Heizleistung für den autostabilisierten Zustand zu benutzen. Die Schaltung des Verstärkers oder Mischers unterscheidet sich nicht von der mit Halbleiterdioden aus¬ geführten. Bild 8 zeigt die Schaltung. Das Eingangssignal der Quelle G wird dem Kreis LjCi zugeführt, der über dem TAND EL mit dem Idlerkreis L 2 C 2 gekoppelt ist. Die Pumpleistung, die gleichzeitig Heiz¬ leistung ist, wird von der Quelle Gp der Schaltung zugeführt. Der Arbeits¬ punkt wird durch die Vorspannung aus der Gleichstromquelle B be¬ stimmt. Das verstärkte Signal kann im Falle des Verstärkers vom Kreis LjC x abgenommen werden, im Falle des parametrischen Mischers von L 2 C 2 , allgemein gesprochen, können wir die n-te Oberwelle der Frequenz fp als Pumpfrequenz benutzen, so daß die Bedingung für parametrische Verstärkung oder Mischung als nfp = f 2 ± fi geschrieben werden kann. Die Funktion des TAN DEL in diesen Schaltungen ist bisher nur bei niedrigen Frequenzen erprobt worden. Zur Zeit werden die Rausch¬ eigenschaften dieser Schaltungen untersucht. Die Ergebnisse sind ent¬ scheidend für die praktische Anwendung bei niedrigen Signalpegeln. Das neue elektronische Bauelement TAND EL ergänzt hervorragend Elektronenröhren und Halbleiterbauelemente und ermöglicht die Zu¬ sammenstellung neuer Systeme. Es ist unbestreitbar, daß dieser Erfolg der tschechoslowakischen Wissenschaft ein neuer Auftrieb für die weitere Erforschung der Ferroelektrika ist. Jetzt kommt es darauf an, daß diese Entdeckung und der erreichte Vorsprung in kommerzieller Hinsicht und in der Produktion ausgenutzt werden. Literaturangaben [1] Rüde Pravo vom 12.1.1964. [2] Amaterske Radio, Nr. 2, 1964. [3] Institutsbericht der CSAV. • [4] Glane, A. u.a.: Physic Letters, Nr. 7, S. 106, 1963. [5] Glane, A. u.a.: J. Appl. Phys. (im Druck). [6] Malek , Z. u.a.: Proc. IEE (im Druck). [7] Rechziegel, E .: electronics (im Druck). 125 Empfängerröhren Oszillografenröhren Bildaufnahmeröhren Gasentladungsröhren Höchstfrequenzröhren Senderöhren ROHRENWERKE DER DDR BERLIN-OBERSCHONEWEIDE • OSTE N DSTRASS E 1-5 Dipl.-Physiker Hans-Joachim Fischer Abstimmung von Rundfunk- und Kurzwellenempfängern mit Kapazitätsdioden Die übliche Art, ein Empfangsgerät auf den gewünschten Sender abzu¬ stimmen, besteht darin, Schwingkreisinduktivität oder Schwingkreis¬ kapazität zu verändern. Im Falle des Überlagerungsempfängers muß man dann meist 2 oder 3 Kondensatoren bzw. Spulen im Gleichlauf abstimmen. Derartige Abstimmaggregate sind noch recht groß und mechanisch kompliziert. In letzter Zeit ist nun ein neues Abstimmverfahren bekanntgeworden, das viele elektrische Vorteile und außerdem eine einfache Fernbedien¬ möglichkeit bietet: die Abstimmung eines Schwingkreises mit Hilfe von Kapazitätsdioden. Man hat bei der Untersuchung von Sperrschichten (sogenannten pn-Schichten) bei Halbleitern gefunden, daß diese eine Kapazität besitzen, deren Größe von der angelegten Sperrspannung ab¬ hängt. Je höher man die in Sperrichtung angelegte Spannung wählt, desto kleiner wird die Sperrschichtkapazität. Dies gilt natürlich nur bis zur Durchbruchsspannung des jeweiligen Halbleiterbauelements, ln Tabelle 1 findet man gemessene Werte an einzelnen Exemplaren von Dioden und Transistoren. Daraus ergibt sich, daß ein großer Kapazitäts¬ bereich überdeckt werden kann. Man findet Kapazitätsdioden heute in Tabelle I. Abhängigkeit der Sperrschichtkapazität von der angelegten Spannung für verschiedene Halbleiterbauelemente Steuerspannung in Sperrichtung (in Volt) Typ 0 0,1 0,3 0,6 1,5 5 10 15 OA 625 1,4* 0,6 0,5 0,4 0,35 0,3 0,28 0,25 pF OY 114 78 51 41 34 25 10 8,5 7 ZA 250/7 390 350 300 280 250 150 — — OC 825 — 80 63 51 39 25 21 Koll.-Basis — 80 65 52 36 22 15 Basis-Emitter OC 883 22,5 13,5 11 9 7,5 5 4,5 Koll.-Basis 72 66 58 53 47 — — Basis-Emitter 127 Bild 1 Ersatzschaltbilder für Kapazitätsdioden a) Ersatzschaltbild für höhere Frequenzen b) Ersatzschaltbild für niedrige Frequenzen RplMQ] 0 2 4 6 8 10 UstM Ip l -1-1-!-:_i_i_L_I_!_ ‘0 1 2 3 U 5 6 7 8 3 10 UstM Güte Q prozentuale Güte 100 % 90% 80% 70% Bild 2 Sperrwiderstand von Kapazitätsdioden (Si-Zenerdioden ) als Funktion der angelegten Spannung und der Temperatur Bild 3 Temperaturkoeffizient und prozentuale Güte als Funktion der Steuerspannung (für Si-Zenerdioden) allen Frequenzbereichen, von der Langwelle bis in den Zentimeter¬ wellenbereich hinein. Bild 1 zeigt die Ersatzschaltbilder für Kapazitätsdioden. Bei langen Wellen verwendet man das einfache Ersatzschaltbild ohne Berücksich¬ tigung der Serieninduktivität der Zuleitungen und des Bahnwider¬ stands R b . R b ist bei Silizium-Zenerdioden etwa 2 bis 5 Ohm, bei Germaniumdioden etwas höher. Die Serieninduktivität liegt für Zener¬ dioden (ZA-250-Reihe oder sowj. Zenerdioden D 808-813) bei etwa 1 /uH. Der Parallelwiderstand zur steuerbaren pn-Kapazitätsschicht ergibt sich aus dem endlichen Wert des Sperrstroms der Diode. Er hängt von der Größe der angelegten Spannung und von der Um¬ gebungstemperatur ab. Mit steigender Umgebungstemperatur wird er kleiner und damit die Güte des steuerbaren Kondensators geringer. Für den Verlustwinkel der Kapazitätsdiode gilt die Formel: Dabei ist R p der Sperrwiderstand und C sp die Sperrschichtkapazität der Diode. Bild 2 zeigt die R p -Abhängigkeit von der angelegten Spannung und von der Temperatur. In Bild 3 ist die Abhängigkeit des Temperatur¬ koeffizienten und der Güte von der angelegten Spannung in Sperrichtung dargestellt; schließlich findet man in Bild4 noch die Frequenzabhängig¬ keit der Güte der Kapazitätsdiode. Als Kapazitätsdiode wird eine Siliziumzenerdiode der Reihe ZA 250 (WF Berlin) oder D 808-13 (SU) benutzt. Da diese Dioden nach dem Legierungsverfahren hergestellt werden, gilt für die Spannungsabhängigkeit der Kapazität die Formel VUo + U* ’ K ist eine Konstante, in der die Anfangskapazität eingeht, sie liegt im Bereich von 150 bis 500; U 0 bezeichnet das Kontaktpotential des pn- Übergangs und U st die angelegte Steuerspannung. Das Kontaktpoten¬ tial liegt im Bereich von 0,4 bis 1,1 V. Die Messung der Kapazität der Dioden kann mit einer HF-Meßbrücke (Frequenz etwa 100 kHz, Brückenspannung kleiner als 0,5 V) oder mittels Meßsender und Röhrenvoltmeter erfolgen. Die Einschaltung der Dioden geschieht nach Bild 5; es werden je 2 Dioden verwendet, die für HF in Serie, für Gleichstrom parallel liegen. Da die Kapazitätsvariation zum Überstreichen des gesamten Mittelwellenbereichs nicht ausreicht, wird dieser Frequenzbereich in 2 Teilbereiche aufgeteilt, indem man 2 weitere Dioden parallelschaltet. Schließlich sind noch die Abstimmkurven in Bild 6 dargestellt. Damit läßt sich eine solche moderne Abstimmung aufbauen, die zudem noch den Vorteil besitzt, daß sie leicht als Ferneinstellung verwendet werden kann; denn das Potentiometer für die Frequenzeinstellung führt nur Gleichstrom und kann deshalb beliebig weit abgesetzt werden. In Bild 7 ist abschließend noch das Prinzipschaltbild einer Abstimmung eines Superhets mit Vorkreis wiedergegeben. Im Oszillator wird eine Bild 4 Frequenzabhängigkeit der Güte von Silizium Kapazitätsdioden Güte Q Frequenz [kHz] [MHz] 129 9 Elektronisches Jahrbuch 1965 Kapazitätsdioden Bild 5 Einschaltung der Kapazitätsdioden in den HF-Schwingkreis Bild 6 Abstimmkurven für den Mittelwellenbereich für Zenerdioden des VEB WF Berlin Eingangskreis Zwischenkreis Oszillatorkreis 10kQ 'Grundwerteinstellung Bild 7 Prinzipschaltung der Kapazitätsdioden-Abstimmung eines Überlagerungsempfängers 130 Kapazitätsdiode kleinerer Anfangskapazität verwendet, damit der Gleichlauf gewährleistet ist. Mit den Potentiometern R 2 , R 4 und R 6 wird die Anfangskapazität beim Abgleich eingestellt. Die Abstimmung über den gewünschten Frequenzbereich erfolgt mittels R 7 . Mit der¬ artigen Dioden ist es auch ohne weiteres möglich, eine Abstimmung im KW-Bereich durchzuführen. Spezielle Ausführungsformen dieser Kapazitätsdioden - Varaktoren genannt - dienen übrigens im parametrischen Verstärker zur rausch¬ armen Verstärkung schwächster Mikrowellensignale. Satellitennach¬ richtenstationen sind meist mit solchen hochempfindlichen Verstärkern und Empfängern ausgerüstet. Keine Angst vor dem Dezibel! Zugegeben , das Relatiumaß „dB“ ist besonders für den weniger versierten Amateur zunächst eine irgendwie undurchsichtige , daher unbequeme Sache. Aber einen ganz gewöhnlichen Rechenschieber haben Sie - und damit läßt sich das dB ganz einfach umrechnen. Wir merken uns lediglicht daß die dB-Zahl ein Verhältnis (zweier Spannungent Ströme oder Leistungen) angibt. Bei Span¬ nung und Strom entsprechen je 20 dB einem Verhältnis 1:10, bei Leistungs¬ verhältnissen entsprechen 10 dB — 1:10. 131 Ihr Rechenschieber hat - wenn es nicht gerade die billigste Ausführung ist - ganz unten außer den üblichen logarithmisch geteilten Skalen noch eine von ..., 0... 1,0 geteilte Skala, die Mantissenskala. Sie verläuft linear. Das Komma vor ihren Zahlen unterschlagen wir großzügig und verwenden sie als dB-Skala. Sie reicht daher für Leistungsverhältnisse von 0 bis 10 dB, für Spannungs¬ verhältnisse nehmen wir die Mantissenskala mal zwei und lesen demgemäß 0 bis 20 dB ab. Die darüber auf der Zunge liegende logarithmisch geteilte, von 1 bis 10 reichende Skala gibt dann - Anfangsstriche beider Skalen auf Deckung ge¬ bracht - das Spannungs- oder Leistungsverhältnis an. Wir merken uns: Je 20 dB (bei Leistung: je 10 dB) entsprechen einer Größenordnung, also für Spannun¬ gen: 20 dB = 1 :10, 40 dB = 1:100, 60 dB = 1:1000 usw. Welchem Spannungsverhältnis entsprechen 54dB? 54dB = 2x 20 dB + 14 dB. 2x20 dB = 40 dB = 1:100. Auf der Mantissenskala suchen wir den Rest von 14 dB auf. Da 20 dB = 1:10, lesen wir 14 dB über Zahl 7 der Mantissen¬ skala ab und finden die 5. Also 14 dB = 1:5. Dieser Wert um 2 Größenord¬ nungen (= 40 dB) erhoben: 54 dB = 14 dB + 40 dB = 1:5 X 100, also 54dB = 1:500. Umgekehrt: Wieviel dB entsprechen einem Spannungsverhältnis von 1:30? Zunächst zerlegen in Größenordnungen: 1:30 = 1:3x1:10. 1:10 = 20 dB. 1:3 lesen wir auf der logarithmischen Skala unter 3 ab und finden auf der Mantissenskala (abgerundet) die 5.5x2 (weil für Spannungen Mantissen¬ wert X 2, siehe oben!) ergibt 10, 1:3 also = rund 10 dB. Dazu addiert die Größenordnung mit 20 dB, also 1:30 = 30 dB. Das Ganze ist reine Übungs¬ sache. Wenn man sich die wichtigsten dB-Werte einer Dekade im Kopf merkt (3 dB — 1 : 1 , 4 ; 6dB = l:2; 10 dB = 1:3; 14 dB = 1:5; 20 dB = 1:10 für Spannungen und Ströme), kann man jede beliebige dB-Zahl überschlägig im Kopf in das Spannungsverhältnis umrechnen. Was über 20 dB liegt, wird von 20 zu 20 dB abgezogen und ergibt je eine Größenordnung im Spannungs¬ verhältnis (siehe auch Dezibel-Tabelle im Anhang). Gewissenhaft Jemand erscheint mit einem Stück Hartpapierrohr im Labor. Einige Windungen Draht zieren das Rohr. Unten sieht man einen kunstvoll geschnitzten Radier¬ gummipfropfen. „Darf ich mal?“ Die Spule wird am Induktivitätsmeßgerät gemessen. Darauf ein Gang zur Wasserleitung. Man füllt das Rohr mit „Lei¬ tungsheimer“. Neue Messung. Ergebnis: L 2 — L x = 0 ± Meßungenauigkeit. Erleichtertes Aufatmen: „Geglaubt habe ich es ja sowieso nicht, aber ich muß alles nachprüfen. Das verlangt der Einreicher. Na, der kriegt jetzt aber eine Ablehnung!“ Und der das spricht, ist der - Patent-Ingenieur. 132 Ing. Harry Brauer DM 2 APM Einseitenbandtechnik mit Transistoren Auch bei der Verwendung von Halbleiterbauelementen im Kurzwellen- Empfänger- und -Senderbau werden die besonderen Vorzüge dieser modernen Technik deutlich. Bauvolumen und Gewicht vermindern sich gegenüber vergleichbaren Röhrengeräten bedeutend, die Betriebs¬ sicherheit steigt, weil Lebensdauer und Alterungsbeständigkeit der Transistoren und Dioden größer sind als die der Hochvakuumröhren. Abgesehen davon, daß ein Betrieb mit Batterien möglich ist, bringen die kleineren Betriebsspannungen und der Wegfall der Röhrenheizung eine Vereinfachung und Verkleinerung des Stromversorgungsgerätes mit sich. Der Ansicht, daß sich für einen Sender größerer Leistung der Ein¬ satz von Transistoren nicht lohne, weil ohnehin für die Treiber- und End¬ stufe (PA) leistungsfähige Röhren mit höheren Betriebsspannungen er¬ forderlich sind, kann man sich nicht anschließen, wenn die bereits an¬ geführten Vorzüge der Halbleitertechnik mit der Möglichkeit der Miniaturbauweise und des ökonomischen Betriebes berücksichtigt werden. Es ist schließlich auch möglich, den gesamten Sender in zwei getrennte Baueinheiten aufzugliedern. Der volltransistorisierte Steuersender, der einschließlich Modulator alle Baustufen außer Treiber- und Endver¬ stärker enthält, bildet eine Einheit. Diese kann als leicht transportabler, wahlweise mit Netz oder Batterie betriebener leistungsschwacher Not¬ sender verwendet werden. Die zweite, mit Röhren bestückte Baueinheit stellt den stationären Teil der Anlage dar, der vom Transistorteil ange¬ steuert wird. Das Prinzip der Einseitenbandtechnik (SSB) erfordert bekanntermaßen einen wesentlich größeren materiellen Aufwand als ein mit herkömmlichen Verfahren der Amplitudenmodulation arbeitender Sender, so daß die oben dargelegten Begründungen für weitgehende Verwendung von Transistoren in verstärktem Maße für die Einseiten¬ bandtechnik gelten. Trotzdem ist die Zahl der bisher in der Fachliteratur veröffentlichten Beiträge zu diesem speziellen Thema noch relativ gering. Es lohnt sich jedoch unbedingt, in Anlehnung an gegebene Beispiele eigene Ideen in 133 15 $ die Praxis umzusetzen. Die bekannten und realisierbaren drei Methoden der Einseitenbandmodulation, die Filtermethode, die Phasenmethode mit NF-Phasenschiebernetzwerk und die Phasenmethode nach Weaver, eignen sich gleichermaßen für die Ausführung der Geräte mit Transisto¬ ren. Die Wahl der Methode ist nur eine Frage der vorhandenen Bauteile, ln jedem Falle aber braucht man FIF-Transistoren, deren Grenzfrequenz so hoch liegt, daß eine Mischung und Verstärkung bei den gewünschten hohen Sendefrequenzen möglich wird. Es kommen dafür beispielsweise 134 OC 883 (HWF), OC 615, AF 105 (Telefunken), OC 170, OC 171 (Valvo), AF 129, AF 130 (Intermetall), P 402, P 403 (UdSSR) in Betracht. Im folgenden soll die Verwendung von Transistoren am Prinzip eines Filtersenders gezeigt werden. Eine ausführliche Bauanleitung kann im Rahmen des Artikels natürlich nicht gegeben werden. Industriell werden tragbare SSB-Sende-Empfangseinrichtungen (Transceiver) meist nach dem Filter- oder Weaver-Prinzip gebaut. Besonders das Prinzip nach der „dritten Methode“ (Weaver) scheint sich in industriellen Geräten mehr und mehr durchzusetzen (z.B. Transistor-Funksprechgerät GR 400 von Redifon). Das hat bis zu einem gewissen Grade seinen Grund darin, daß wesentliche Teile des Gerätes (insbesondere die kritischste Baueinheit, die sich aus den 4 Ringmodulatoren und den 2 Tiefpaßfiltern [Grenz¬ frequenz etwa 1600 Hz] mit Oszillatoren [1600 Hz und 1600 kHz] zusammensetzt) sowohl in der Sende- als auch in der Empfangsrichtung verwendet werden können. Das führt natürlich zu einer wesentlichen Verbilligung. Wegen der Übersichtlichkeit und relativ einfachen Einstellung der Anlage erfreut sich in Amateurkreisen die Filtermethode großer Be¬ liebtheit. Ihre Anwendung setzt allerdings das Vorhandensein geeigneter, engtolerierter Filterquarze voraus, die nicht immer leicht erhältlich und auch nicht gerade billig sind. Die absolute Frequenz der Quarze ist nicht entscheidend, wohl aber kommt es sehr darauf an, daß ihr gegen¬ seitiger Frequenzabstand einen bestimmten Wert (etwa 2 kHz) hat. In der Praxis erwiesen sich Quarzfrequenzen um 450 kHz, 900 kHz und 9 MHz als brauchbar. Damit steht hinter der Baueinheit Balance-Modu¬ lator und Seitenbandfilter ein SSB-Signal der genannten Frequenzen zur Verfügung, das in einer folgenden Mischstufe auf die gewünschte Sendefrequenz transponiert werden muß (Bild 1). Für den Betrieb an hohen Sendefrequenzen (^14 MHz) ist wegen der besseren Spiegel¬ wellenunterdrückung die hohe Filterfrequenz (9 MHz) die günstigere. An Stelle des genannten Quarzfilters läßt sich natürlich auch ein me¬ chanisches Filter mit 2 bis 3 kHz Durchlaßbreite verwenden. Das setzt aber voraus, daß für den Trägergenerator ein Quarzpaar vorhanden ist, dessen Frequenzen genau auf den Flanken der Filterdurchlaßkurve liegen. Im Prinzipschaltbild 1 sind die möglichen Quarzkombinationen für eine hohe Trägerfrequenz um 9 MHz und eine niedrige um 450 kHz (Werte in Klammern) angegeben. Auf den nachfolgenden Endverstärker (Treiber- und PA-Stufe) wird hier nicht eingegangen, da es sich um einen konventionellen Röhrenverstärker in A- bzw. AB-Betrieb handelt, über dessen Ausführung man in [4] nachlesen kann. Die Wirkungsweise des Senders ist folgende: In TI wird die Träger¬ frequenz f T erzeugt und dem diodenbestückten Balancemodulator zuge¬ führt, für den man ein Diodenpärchen (z.B. OAA 646) verwendet. PI 135 muß so eingestellt werden, daß am Modulatorausgang die Träger¬ frequenz ausgelöscht ist. Die Symmetrie des Modulators wird gestört, wenn man das. Mikrofon bespricht und über Ü1 eine niederfrequente Spannung f N an den Modulator gelangt. Damit wird erreicht, daß über die nichtlinearen Schaltglieder D1 und D2 eine Modulation der Träger¬ frequenz erfolgt und an der Basis des nachfolgenden Verstärkertran¬ sistors T10 die beiden Seitenbänder f 0 = f T + fN und f u = f T — f N er¬ scheinen. Nur eines dieser Seitenbänder wird vom Quarzfilter durch ge¬ lassen. Schaltet man Q1 ein, dann ist es das obere; bestimmt dagegen Q2 die Trägerfrequenz, so ist es das untere Seitenband. Die Seitenbandwahl erfolgt mit Sl. Nach Verstärkung des Einseitenbandsignals in T2 wird in der Mischstufe T3 auf die gewünschte Sendefrequenz umgesetzt. Der dazu notwendige variable Oszillator (VFO) mit T4 und T5 muß mecha¬ nisch, thermisch und elektrisch äußerst stabil ausgeführt sein. Er schwingt auf Frequenzen, die zusammen mit dem vom Balancemodula¬ tor kommenden SSB-Signal die Sendefrequenz ergeben. In unserem Bei¬ spiel kann er auf 5,0 bis 5,5 MHz (bzw. 3,9 bis 4,4 MHz) eingestellt werden, was mit dem Seitenbandsignal von 9 MHz eine Sendefrequenz von 14,0 bis 14,5 MHz (Summenfrequenz) oder 4,0 bis 3,5 MHz (Diffe¬ renzfrequenz) oder mit einem Seitenbandsignal von 450 kHz eine Diffe¬ renzfrequenz von 3,45 bis 3,95 MHz ergibt. Wie man erkennt, ist die Verwendung der 9-MHz-Trägerfrequenz im Sender insofern günstiger als die niedrigere Frequenz von 450 kHz, weil lediglich durch Umschal¬ tung des Ausgangskreises der Mischstufe die Wahl von zwei Frequenz¬ bändern (hier 80- und 20-m-Amateurband) möglich ist. Soll auch auf 7 MHz, 21 MHz und 28 MHz gearbeitet werden, dann muß eine zweite Mischstufe mit quarzgesteuertem Oszillator vorgesehen werden. Eine Vervielfachung in einer Verzerrerstufe ist nicht möglich, da nicht nur die Sendefrequenz, sondern auch die Modulationsfrequenzen mit verviel¬ facht würden. Ein 10,8-MHz-Quarz erlaubt ein Arbeiten auf dem 40-m- Band, mit einem 24,5-MHz-Quarz käme man auf das 14-m- und 10-m- Band. T6 verstärkt das Ausgangssignal, auf das L9/C5 und L11/C6 abzu¬ stimmen sind. Da der für SSB-Betrieb verwendete Teil des jeweiligen Amateurbandes auf etwa 100 kHz begrenzt ist, erübrigt sich gewöhnlich eine Nachstellung dieser Kreise; ein einmaliger Abgleich auf Bandmitte reicht aus. Will man auch in Al- oder A3-Betrieb arbeiten - was da¬ durch möglich ist, daß der Träger zugesetzt wird -, so muß eine von außen zugängliche Einstellmöglichkeit für die Kreise L9/C5 und L11/ C6 vorgesehen werden. Der Trägerzusatz kann durch Umgehung des Balancemodulators und des Seitenbandfilters erfolgen. Man müßte zu diesem Zweck die Trägerfrequenz am Kollektor von TI abnehmen (B) und in die Basis des Transistors T2 einspeisen. In diesem Falle sind natürlich T10 und der NF-Verstärker T7, T8, T9 abzuschalten, damit 136 eine zusätzliche, unbeabsichtigte Modulation verhindert wird. Für den ersten Transistor im NF-Verstärker T7 nimmt man einen rauscharmen Typ (OC827, OC602, OC306, AC107). Da das gleiche Prinzip nicht nur für den Sender, sondern auch zur De¬ modulation eines empfangenen SSB-Signals verwendet werden kann, ist in Bild 1 dargestellt, an welchen Stellen die Oszillatorfrequenzen zwecks Zuführung zu den Mischstufen des Empfängers (Bild 2)* abgenommen werden müssen. Diese Stellen sind mit A (Ausgang von T 5) und B (Kol¬ lektor von TI) bezeichnet. Der Empfangsteil verfügt über ein auf den zu empfangenden Frequenz¬ bereich fest abgestimmtes Eingangsbandfilter (L13, L14). Das Emp¬ fangssignal gelangt von dort zum Mischtransistor T12, dem die Oszilla¬ torfrequenz vom Sender-VFO über die Leitung A eingekoppelt wird, so daß die gleiche Zwischenfrequenz auftritt, die im Sender hinter dem Balancemodulator vorliegt (9 MHz oder 450 kHz). Im Transistor T13 wird verstärkt und einem Quarzfilter zugeleitet (das völlig dem des Senderteiles entspricht), nach nochmaliger ZF-Verstär- kung in T14 wird T15 mit der im Trägergenerator des Senders erzeugten Trägerfrequenz (die über Leitung B an T15 gelangt) gemischt und im Demodulator T16 (der wie eine Mischstufe arbeitet) in NF verwandelt. Diese wird noch verstärkt (T17, T18, T19), bevor sie der Lautsprecher oder Kopfhörer in Schallschwingungen umwandelt. Sollte die Bandbreite des Eingangsbandfilters für den interessierenden Empfangsbereich nicht ausreichen, so muß dieses Filter getrennt vom VFO von außen nachstimmbar sein. Für den ZF-Teil des Empfängers ist im Gegensatz zum Sender die niedrigere Frequenz von 450 kHz günstiger, da sich eine größere Verstärkung erreichen läßt. In Bild 3* ist der Senderteil nochmals in allen Einzelheiten dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß bei Verwendung anderer Transistortypen Änderungen der Widerstandswerte notwendig werden können. Man wird deshalb um ein wenig Experimentieren nicht herumkommen. In solchen Fällen empfiehlt es sich, das Gerät in Baugruppen aufzugliedern und diese nach Fertigstellung einzeln zu prüfen. Auf Bild 3 erkenntmanTll und Ü 2. Das ist einNF-Generator(lOOOHz), der im Bedarfsfälle zum Einpegeln des Senders über S2 an den NF-Ver- stärkereingang geschaltet werden kann. P5 muß man so einstellen, daß die erzeugte Frequenz sinusförmig ist. Der zu Ü2 parallelliegende Kon¬ densator bestimmt die Frequenz. P6 wird so eingestellt, daß die an T7 wirksame NF-Spannung die gleiche Größe aufweist wie die vom Mikro¬ fon gelieferte. P4 bestimmt die Aussteuerung des Balancemodulators. Die über ÜI dem Modulator zugeführte NF-Spannung soll etwa 10 bis 20% der von T1 * Die Schaltbilder 2 und 3 befinden sich in der Anlage am Schluß des Buches. 137 gelieferten Trägerspannung betragen (etwa 0,2 VNF). Diese Spannungs¬ werte lassen sich nur mit einem Röhrenvoltmeter hinreichend genau be¬ stimmen. Die Stromversorgung für Sender und Empfänger erfolgt aus dem Wechselstromnetz. Die Sekundärspannung von 20 V eines Trans¬ formators wird in einer Graetz-Schaltung gleichgerichtet, sehr sorg¬ fältig gesiebt und durch die Zenerdioden ZI und Z2 auf etwa 9 bis 10 V stabilisiert. Der VFO erhält eine nochmals durch Z4 stabilisierte Be¬ triebsspannung von etwa 6 V. Die Betriebsspannung für den Empfangs¬ teil stabilisiert Z3. Gegebenenfalls kann man auf die Dioden ZI, Z2, Z3 verzichten, nicht aber auf Z4. Dem Gleichrichter wird die 20-V- Spannung als Betriebsspannung für die eventuell verwendeten, hier nicht eingezeichneten Relais (Antennenrelais, Sende-Empfangs-Relais für S3, Umschaltrelais an Stelle von S1 usw.) entnommen. Zur praktischen Ausführung des VFO, der, wie bereits erwähnt, äußerst stabil sein muß, seien abschließend noch folgende Hinweise gegeben: Die Schwingkreiskondensatoren sollten so zusammengestellt werden, daß sich aus teils positiven, teils negativen Temperaturkoeffizienten eine Temperaturkompensation ergibt. Empfehlenswert ist auch der Einbau aller VFO-Bauteile in einen sogenannten kalten Thermostaten. Das ist nichts anderes als eine dickwandige, allseitig geschlossene Abschirmbox aus 4 bis 10 mm starkem Aluminium, die unter Zwischenlage von wärme¬ isolierendem Material auf das Senderchassis aufgeschraubt wird. Da sich bei Erhöhung der Umgebungstemperatur der Innenraum der Abschirm¬ box sehr langsam erwärmt, ergibt sich eine sehr gute Kurzzeitkonstanz der Frequenz. Literatur [1] Don Stoner , W6TNS, New Sideband Handbook, New York 36. [2] Amaterske Radio, 9, 1962. [3] Das DL-QTC, 3, 1963, Stuttgart. [4] Brauer , Einseitenbandtechnik, Der praktische Funkamateur. Bd. 39, Deutscher Militärverlag. [5] Das DL-QTC, 2, 1963, Stuttgart. Kontaktbauelemente Widerstände VEB WB N TELTOW VEB ELEKTROGERÄTEWERK GORNSDORF VEB ELEKTRO- UND RADIOZUBEHÖR DORFHAIN Offiziersschüler Radtke Einfaches Prüfgerät für Transistoren Die vorliegende Schaltung zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus, doch wird sie auch anspruchsvolle Bastler befriedigen, da die mit ihr erzielte Meßgenauigkeit relativ hoch ist. Bei Verwendung eines Instru¬ ments mit hoher Güte ± 2%) und einem gutausgemessenen Wider¬ stand R x ist die Meßgenauigkeit < 5%. Im Mustergerät betrug sie 3% (Meßwerk 1 % Toleranz). Diese Genauigkeit reicht für fast jede Messung aus, da die Änderungen der technischen Daten von Transistoren bei ver¬ schiedenen Betriebsbedingungen meist größer sind. Funktion der Schaltung • Bei Drücken der Taste „IicRest“ wird der Reststrom in Zehntel mA an¬ gezeigt, denn der Endausschlag ist hier 1 mA. Man achte aber darauf, daß der Reststrom eine temperaturabhängige Größe darstellt; daher sollte man den Transistor vorher nicht lange in der Hand halten oder einer intensiven Wärmestrahlung aussetzen. Taste comp. Mit dem Potentiometer P 2 bringt man den Zeiger des Instruments auf O-Stellung. Hierbei wird der Kollektorstrom bei kurzgeschlossenem Eingang kompensiert, da er nicht in die Messung eingehen darf. Taste I K Mit dem Potentiometer P 1 stellt man den Endausschlag des Instruments ein. Hierbei wird der Basisstrom so eingestellt, daß ein Kollektorstrom von 1 mA fließt. 140 Taste I B Jetzt mißt man den Basisstrom in pA (100 piA Endausschlag). Da die Stromverstärkung —p- ist und hier Al K = 1000 k uA = 1 mA beträgt, kann die Stromverstärkung ganz einfach mit — : — errechnet werden. I B Wer einen Rechenstab hat, braucht mit dem Läufer nur I B einzustellen und auf der Kehrwertseite die Verstärkung abzulesen. Trägt man die Werte gleich auf der Instrumentenskala auf, so kann man beim Drücken der Taste I B die Verstärkung sofort ablesen. Die Widerstände und R 2 sind Schutzwiderstände. Daher ist keine kleine Toleranz gefordert. Geschlossene Schaltung Taste 1: IicRest • 4; E Taste 2: Comp.: 2-3-4-5; E Taste 3:I K • 1 mA: 1—3—4—5; E Taste 4: I B : 1-3-6-7; E Stückliste: 2 Potentiometer 1 MOhm lin. 1 R x (berechnen!) 1 X 50 kOhm — 0,25 W 1 X 5 kOhm - 0,25 W 1 Amperemeter 100 (xA 1 Tastenschalter der Firma Neu¬ mann 3 Einzelbuchsen bzw. einen Transistorsockel R.= Ri = Innenwiderstand des Meßinstruments in Q. 141 Batteriekontrolle durch Kurzschlußstrommessung Die Alterung von Trockenbatterien zeigt sich bekanntlich nicht vorwiegend am Rückgang der Spannung schlechthin, sondern in erster Linie an der Zunahme des inneren Widerstandes der Batterie. Deshalb können nahezu erschöpfte Batterien bei Messung mit den heute üblichen hochohmigen Voltmetern noch fast volle Spannung anzeigen. Es muß also unter Belastung gemessen werden, doch das setzt voraus, daß das als Verbraucher vorgesehene Gerät a) vorhanden und b) in Ordnung ist. Auch ist diese Meßmethode nicht sonderlich bequem. Erinnern wir uns daher an ein beim Amateur merkwürdigerweise wenig be¬ kanntes Verfahren. Wir messen ohne sonstige Hilfsmittel nicht die Spannung, sondern - mit Vielfachmesser oder geeignetem Amperemeter - den Kurzschlu߬ strom der Batterie. Für die wenigen Sekunden Meßdauer überstellen das alle üblichen Batterieformen ohne Bedenken. Der Kurzschlußstrom wird bestimmt von Spannung und Innenwiderstand der Batterie (gegen den der Meßwerkwider¬ stand vernachlässigbar klein ist)', mit fortschreitender Alterung oder Erschöp¬ fung steigt der Innenwiderstand an, der Kurzschlußstrom sinkt also. Er bildet daher ein zuverlässiges und recht genaues Kriterium über Batteriezustand und noch zu erwartende Betriebszeit. Nachfolgend einige Anhaltswerte für fabrik¬ neue, unbenutzte Batterien und den von ihnen durchschnittlich erreichten Kurz¬ schlußstrom (Mittelwerte, die je nach Fabrikat streuen!) : 4.5- V-Taschenlampen-Flachbatterie 1.5- V-Monozelle mit „ Heizcharakteristik‘ ‘ 3- V-Taschenlampen-Stabbatterie 1,5- V-Gnomstabzelle 9-V-„Sternchen t '-Transistorbatterie 2- V- „Et S ,{ -Trockenakku 4 bis 6 A 3 b is 5 A bis 10 A 1 b is 3 A 0,5 bis 1,5 A 0,3 bis 0,6 A 4 bis 8 A Für andere Batterieformen sind Vergleichswerte schnell durch Ausmessen einiger garantiert frischer Exemplare gefunden. Ob eine Batterie überlagert oder durch Benutzung erschöpft ist, läßt sich eben¬ falls erkennen: Überlagerte Batterien zeigen meist zu Beginn relativ kräftige Kurzschlußströme, die aber nach wenigen Sekunden rasch absinken. Durch normale Benutzung erschöpfte oder teilerschöpfte Batterien zeigen von Anbeginn an relativ geringe, während der ersten Sekunden nahezu konstant bleibende Kurzschlußströme. Nach dieser Methode kann der Amateur aus seinem Batterie¬ vorrat jeweils die am meisten abgelagerten Batterien aussortieren und vor¬ dringlich verbrauchen. Wegen der relativ hohen Kurzschlußströme eignet sich das Verfahren nur für Trockenbatterien (Primärelemente) und Kleinakkus. Ihre Autobatterie prüfen Sie lieber nicht auf diese Weise - es wäre schade um das Meßinstrument, und die Feuerwehr könnte auch gerade anderweitig im Einsatz sein! 142 Willy Grob Elektronischer Zeitschalter für höhere Schaltzeiten Mit dem nachstehend beschriebenen Zeitschalter lassen sich Schalt¬ verzögerungen bis 5 min, bei geeigneter Dimensionierung sogar bis 10 min und mehr erreichen. Will man für diese Schaltzeiten RC-Kom- binationen als zeitbestimmende Glieder verwenden, so braucht man große Vorwiderstände und hohe Kapazitäten mit hohen Isolations¬ widerständen, eine Forderung, durch die die erreichbaren Schaltzeiten sehr bald ihre obere Grenze finden. Weiter ist zu beachten, daß man Transistoren nicht leistungslos aussteuern kann, d.h., die Innenwider- . stände des Transistors beeinflussen unweigerlich die RC-Kombination und verringern ihrerseits die Schaltzeiten. ln Bild 1 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die verstärkende Wirkung des Transistors zur Erzeugung langer Zeiten mit relativ kleinen Werten für Kapazität und Widerstand ausgenutzt wird. Die Zeitschaltung kann für fotografische Zwecke oder als Zeitschalter zum Vorheizen von queck¬ silberdampfgefüllten Röhren benutzt werden. Nach Einschalten der Betriebsspannung fließt ein Kollektorstrom im Transistor TI. Der Strom kann jedoch nur sehr gering sein (etwa 50 [/A), weil der jeweils eingeschaltete Kondensator entladen ist und somit die Basis von Transistor T2 positives Potential hat. Die Basis von TI weist also nur ein geringes negatives Potential auf, da der als Kollektor-Basis- Widerstand geschaltete Transistor T2 (OC 816) einen hohen Widerstand besitzt. Am Widerstand RI und der Relaiswicklung entsteht jedoch ein Spannungsabfall, der zunächst in Anbetracht des niedrigen Kollektor¬ stromes nicht hoch ist. Hierdurch wird der Kondensator über die beiden Emitter-Basis-Strecken der Transistoren mit der Zeitkonstante R D • C L aufgeladen (R D bezeichnet den Durchlaßwiderstand der beiden Emitter- Basis-Strecken). Diese nun geringe negative Spannung an der Basis von T2 führt eine Widerstandsabnahme bei diesem herbei, so daß auch bei T1 eine höhere negative Spannung an der Basis anliegt lind dadurch ein höherer Kollektorstrom fließen kann. Der nun ansteigende Spannungs¬ abfall an R1 bewirkt ein weiteres Nachladen von C L . In dieser Weise setzt sich der Vorgang fort, bis schließlich ein Endwert des Kollektor- 143 0C821 OCÖlb -o — Bild 1 Elektronischer Zeitschalter mit Transistoren Stromes erreicht ist, der im wesentlichen durch den Emitterwiderstand RI und die Höhe der Durchlaßwiderstände der beiden Emitter-Basis- Strecken bestimmt wird. Man erkennt ohne weiteres, daß die Zeitkonstante des Kollektorstrom¬ anstieges wesentlich größer sein muß als das Produkt von R D • C L , da die Spannung, die die Aufladung von C L veranlaßt, während des Auf¬ ladevorganges selbst erst langsam zunimmt. Die praktischen Ergebnisse zeigen, daß die resultierende Zeitkonstante ungefähr gleich dem Produkt aus der Zeitkonstante R D • C L und dem Verstärkungsfaktor der ge¬ samten Schaltung im Endzustand ist. Zur Erhöhung des Verstärkungsfaktors der Gesamtschaltung und auch des Widerstandes R D kann man noch einen weiteren Transistor in glei¬ cher Art als variablen Kollektor-Basis-Widerstand vorschalten. Dies setzt aber die Wahl einer höheren Betriebsspannung voraus. Leider kann sich ein solcher mehrstufiger Gleichspannungsverstärker leicht unstabil verhalten. In Bild 2 ist der zeitliche Verlauf des durch die Relaiswick¬ lung fließenden Kollektorstromes für R1 = 165, 330, 500 und 10000hm angegeben. Es empfiehlt sich, das Relais so zu dimensionieren, daß der Stromwert, bei den! die Kontakte schließen, nicht zu weit rechts auf dem flachen Teil der Kurve liegt, da sonst Schwankungen im Verlauf des Strom¬ anstieges (z.B. eingehende Temperaturschwankungen) einen zu großen Einfluß auf die Schaltzeit haben können. Wählt man einen Kollektor¬ strom von 2 mA als Ansprechstrom des Relais, so ergeben sich nach Bild 2 Verzögerungszeiten von rund 15 s bei 165 Ohm, 25 s bei 330 Ohm, 40 s bei 500 Ohm und 80 s bei 1 kOhm, sämtlich bei einem Kondensator C L von 30 jjiF. Eine wichtige Eigenschaft dieser Schaltung ist, daß sie sofort in ihren Ausgangszustand zurückfällt, sobald die Kollektorspannung unter- 144 brochen wird. Dabei geht auch der Spannungsabfall an R1 auf Null zu¬ rück, und der Emitter von T1 wird positiv gegenüber der Basis von T2, so daß sich der Kondensator C L sehr schnell über die beiden Emitter- Basis-Strecken entlädt. Die Schaltung nach Bild 1 wurde mit den Transistoren OC 821 und OC 816 ausgeführt. Zur Zeitgrobregelung dient ein dreistufiger Schalter, mit dem wahlweise die Basis des OC 816 an einen Ladekondensator von 30,50 oder 100 [xF gelegt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Schaltung ist, daß man als Ladekondensatoren auch Elektrolytkondensatoren ver¬ wenden kann, da der Reststrom bei der niederohmigen Ladestrecke des Kondensators fast keinen Einfluß auf die Ladezeit ausübt. Eine Zeit¬ feinunterteilung wird durch ein Potentiometer 10 kOhm erreicht, das man entsprechend mit einer Zeitskala versieht. Falls Relais mit höherem Widerstand als in der Versuchsschaltung benutzt werden, jedoch die gleiche Verzögerungszeit bestehenbleiben soll, so muß man eine höhere Betriebsspannung wählen. Die Erhöhung richtet sich nach dem Span¬ nungsabfallunterschied der beiden Relais beim Schaltstrom. Für die vor¬ liegende Versuchsschaltung wurde eine Betriebsspannung von 4,5 V benutzt. Bild 2 Relaisstrom als Funktion der Verzögerungszeit 10 Elektronisches Jahrbuch 1965 145 Literatur Kretzmann , R. y Schaltungsbuch der Industriellen Elektronik, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik GmbH, Berlin-Borsigwalde Jakubaschk , H., Elektronikschaltungen für den Amateur, Reihe „Der prak¬ tische Funkamateur“, Bd. 28. Zur Pflege von Vielfachmessern Bei Vielfachmessern , die längere Zeit in Gebrauch waren , läßt sich oft der Schalter kaum noch betätigen. Hier hilft kein Öl. Notwendig sind: eine isolierte Pinzette , ein isolierter Seitenschneider und ein fester Pappkarton. Man öffnet vorsichtig den Boden des Vielfachmessers. Bereits bei der vorletzten Schraube wird er sich deutlich anheben. Dann aber quillt es heraus: Spannungs¬ abfälle , die sich im Laufe der Jahre angesammelt haben , kommen zum Vor¬ schein Wenn oft hohe Spannungen gemessen wurden , sind die Stücke besonders groß , auch bei neueren Typen. Bekanntlich benötigt das Meßwerk nur einen Teil der zu messenden Spannung selbst; der Rest fällt an den eingebauten Vor¬ widerständen ab. Neuere Typen aber kommen mit einer sehr kleinen Spannung am Meßwerk aus. Diese sind daher häufiger zu säubern. Während der Garantie¬ zeit empfiehlt es sich aber, das Meßgerät an den Hersteller zu senden. Beim Säubern ist Vorsicht geboten. Nach VDE können Spannungen über 42 V bereits gefährlich werden. In dieser Hinsicht muß man bei älteren Typen wegen ihres kleineren Innenwiderstandes besonders aufpassen. Mit dem isolierten Seitenschneider werden also immer nur höchstens 40 V lange Stückchen abgeschnitten und mit der Pinzette in den Pappkarton gelegt. Diese Abfälle lassen sich vielseitig verwenden , zum Beispiel statt einer Batterie. Da sie abgelagert sind , weisen sie eine gute Konstanz auf. Zum Einbau verzinne man die Enden sorgfältig. Dort werden sie - wechselweise gepolt - als gleich große Stücke aneinandergereiht und dem Lichtnetz als Wechselspannung wieder zu¬ geführt. Übrigens liegt der Altstoffpreis pro Kilo Volt recht günstig. Altstoffe sind Rohstoffe! Sammelt Spannungsabfälle! klig 146 Gesucht und erfunden DIE NULL Eul-Interview mit dem Direktor eines VEB, Berlin Eulenspiegel: Herr Direktor, wann haben Sie Ihr Herz entdeckt? Direktor: Ich will nicht unbescheiden sein. Das war nicht ich, son¬ dern Heinrich... Eulenspiegel: Werden Sie doch nicht gleich wieder elektrisch, ich meine es doch rein menschlich. Direktor: Ach so. Na, das ist schon lange her. Eulenspiegel: Da muß ich Ihnen aber ein Kompliment machen. Direktor: Wieso? Kennen Sie denn meine Teure? Eulenspiegel: Im Gegenteil, nur die billigen. Direktor: Erlauben Sie mal, das ist wohl etwas billig ausgedrückt! Eulenspiegel: Eben. Ich sehe schon jetzt die vielen Dankschreiben von Radiobastlern und Amateuren, von Radioklubs, Pionier¬ zirkeln und Arbeitsgemeinschaften. Der Ministerrat, das Volksbildungsministerium und Ihre Wß werden Sie be¬ lobigen; der Zentralrat der FDJ und der Zentralvorstand der GST überträgt Ihnen die Ehrenmitgliedschaft; alle Zeitungen werden Ihre Initiative würdigen. Man wird Ihnen noch einen Staatspreis verleihen! Direktor: Einen Preis?! Aber wieso denn nur? Eulenspiegel: Natürlich! Einen Preis für den neuen Preis der Bastler- Bausteine, die Sie im Rahmen Ihrer Konsumgüterproduk¬ tion herstellen. 5 Mark pro Stück, das läßt die poly¬ technische Bildung des gesamten werktätigen Volkes in ungeahnte Höhen steigen, das ist schon einen Preis wert! Direktor: 5 Mark pro Stück? Eulenspiegel: So sagte man mir. Direktor: Glatte Verleumdung! Da fehlt doch eine Null! Eulenspiegel: Sehr interessant! - Ich danke Ihnen für dieses kurzschlu߬ reiche Gespräch ebenso hartherzlich. J47 Elektronische Randnotizen Wenn einer eine Reise tut, dann kann er... Na, Sie wissen schon, was. Wenn einer einen kurzen Spaziergang durch die Gefilde der elektroni¬ schen Randgebiete unternimmt, kann er auch was. Bitte. Gehen wir zuerst in die Vergangenheit und denken an unsere Schul¬ zeit. Wie sagten auch wir? Chemie ist, wenn’s stinkt und knallt. Von solchem Bewußtsein müssen heute noch einige Buchhändler durch¬ drungen sein. Stellen Sie sich einmal vor, der Minister für Handel und Versorgung würde folgende Anordnung erlassen! Anordnung! An alle Fleischermeister und derartige Waren produzierende Betriebe. Ab sofort darf die Schlackwurst nicht mehr Schlackwurst heißen. Es wurde festgestellt, daß manche Verzehrer dabei immer noch an den Winter denken müssen, wo sie die Schlacke wieder aus dem Ofen neh¬ men, andere denken an den Frühling, wo die Körper entschlackt werden, Autofahrer bekommen Platzangst wegen der Schlaglöcher, ja, es gibt Leute, die selbige Wurst nicht mehr kaufen, weil sie befürchten, einen Schlag zu bekommen. Hach, denken Sie sicherlich. Solch ein Unsinn. Unsinn? Bitte: Es gibt Buchhändler, die haben sich über den Titel „Elektronisches Jahrbuch“ beschwert. Sie sind der Meinung, dieses Buch würde wegen des Titels ungenügend ge¬ kauft. Die Käufer hätten Angst, weil sie beim Anfassen einen elektrischen 148 Schlag bekommen könnten. Na, Sie haben’s ja schon gekauft, keinen Schlag bekommen, wenigstens keinen elektrischen, hoffentlich auch keinen seelischen, denn das Buch ist ja gut (!). Und um Ihre Schlack¬ wurst brauchen Sie sich auch nicht zu sorgen. Viel mehr Sorgen machen uns die Bastler-Transistoren Sie fallen zwar nur als Abfall bei der Herstellung der teuren Exemplare ab, aber kosten doch gutes Geld. Und nicht Otto Murks will diese Transistoren kaufen, sondern unsere Bastler tun das. Ist einer gewitzt, so geht er mit einem Meßgerät Transistoren einkaufen. Von 80 geprüften Stück sind dann garantiert 20 Stück für gut befunden. Die unbrauchbaren 60 Stück wandern in den Karton zurück und harren der Kunden ohne Meßgerät*. Betrug? Ach - warum so hart. Man nimmt’s eben nicht so genau bei den Kleinigkeiten. Weil wir gerade beim Thema Transistoren sind, möchte ich noch einige Kuriositäten (keine Kritik) offerieren. So war kürzlich in einem von einem Autor eingereichten Beitrag zu lesen: „Für jeden, der öfters mit dem Ausmessen von Transistoren beschäftigt ist - beispielsweise um aus dem vorhandenen Vorrat für einen bestimm¬ ten Zweck geeignete Exemplare herauszufinden, übrigens kann man ein derartiges Prüfgerät auch beim Einkauf mitnehmen und damit auf dem Ladentisch z.B. unter denverbilligt angebotenen Bastlertransistoren ge¬ eignete Exemplare heraussortieren - für alle diese Zwecke lohnt sich ein Transistorprüfer mit etwas mehr Aufwand.“ „Da Sie mein Manuskript Herrn X. zur Beurteilung gegeben haben, mußte Ihnen doch klar sein, daß er den Stoff nicht beherrschte.“ Alles klar? Nichts gegen die Autoren, aber denken Sie auch mal an die Lektoren, die im stillen, dafür aber um so wirksamer wirken. Sonst würden Sie oft solche langwelligen Sätze lesen oder sich amüsieren über Konverfer, Pakazitäten, über Konterollen, Transvertreter, Spulen- Monogramme, Kultivibratoren, Murzschlüsse, Zerkacker u.v.a.m. Zum Schluß noch einige Bemerkungen zu der wenig (kon-)taktvollen Verteilung von Papier in der elektronischen Industrie. Hier scheint folgende Formel vorzu¬ herrschen : je kleiner das elektrotechnische Produkt, desto größer die dem Gegenstand mitgelieferte Erläuterungsbroschüre. Kaufen Sie sich mal * Apropos Meßgerät: Kommen Sie nicht etwa auf die Idee, Drift-Transistoren mit dem „Transivar“ messen zu wollen. Dabei könnten die Dingerchen „sterben“ (sagt der Her¬ stellerbetrieb). Frage: Womit messe man also? Vielleicht mit einem Thermometer- die Temperatur der Guten-Rat-Geber. 149 einen Batterie-Rasierapparat. Sie erhalten ohne großen Widerstand eine mit nicht wenig Spannung aufgemachte, sehr umfassende, mehrfarbige und auf bestem Papier gedruckte Broschüre. Und dann kaufen Sie sich mal eine Musiktruhe... Oder: kaufen Sie mal nichts. Äußern Sie bloß mal den Wunsch, etwas kaufen zu wollen. Sie möchten sich vorher in den Prospekten ein wenig informieren. Da haben Sie aber die Rechnung ohne die VVB gemacht. Prospekte gibt’s - aber nur auf der Leipziger Messe. Und das auch nur, wenn Sie auf Draht sind. Die routinierten Prospektesammler sind immer in der richtigen Leitung und schleppen derartige Raritäten kiloweise nach Hause. Bis es genügend Prospekte ganz normal - im .Fachgeschäft - gibt, ist anscheinend noch ein weiter Weg. Doch diesen zu gehen, haben wir jetzt weder Zeit noch Möglichkeit. Wir müssen uns nämlich verabschieden. Hans- Werner Tschichhold Halbleiter — überall dabei! Vor 15 Jahren erfunden, ist der Transistor aus der modernen Tech¬ nik nicht mehr wegzudenken. Klein wie ein Fingerhut, wie eine Erbse, ja winzig wie ein Reiskorn,'leisten Transistoren und andere Halb¬ leiterelemente im Funkwesen, in Steuer- und Regelanlagen, in Re¬ chen-und Büromaschinen, in Hörhilfen und medizinischen Geräten, in Raketen, Satelliten und Raumschiffen unschätzbare Dienste. Willst Du mehr über diese „Zauber"bausteine der Technik wissen, dann greif zu dem neuen populärwissenschaftlichen Buch des be¬ kannten Autors Walter Conrad Streifzüge durch die Halbleitertechnik in der Reihe ,,Bausteine des Wissens" 216 Seiten, 239 zweifarbige Abbildungen im Text, 24 Schwarzwei߬ tafeln, Sachwortverzeichnis, L6 (16,7 x 24 cm), Leinen 12,- MDN URANIA-VERLAG LEIPZIG • JENA • BERLIN Ing. Dieter Müller .. .und für die Puppenstube eine Musiktruhe - den Transistor-Kleinempfänger mit eisenloser Endstufe In [1] bis [3] wurden prinzipielle Wirkungsweise, Berechnungs- und Anwendungsbeispiele verschiedener Varianten von eisenlosen End¬ stufen behandelt. Die Vorteile dieser Schaltung, wie Vergrößerung des Wirkungsgrades durch Wegfall des Ausgangstransfoimators, relativ hohe Ausgangsleistung bei niedriger Batteriespannung und damit ver¬ bundene Raumeinsparung, geben Anlaß zu untersuchen, inwieweit diese Schaltung auch vom Amateur mit Erfolg verwendet werden kann. Da¬ bei sollte auch erwähnt werden, daß in der Industrie der DDR dieser Weg von den „Vätern“ des „Mikki“ ebenfalls mit Erfolg beschritten wurde [7]. Die Endstufe Wir untersuchen eine Endstufe, ähnlich der im „Mikki“ verwendeten (Bild 1). Zunächst ist festzustellen, welchen Widerstand die Lautsprecher¬ spule Rl aufweisen muß. Der minimale Lastwiderstand RLmin ergibt sich aus: y Bild 1 Prinzipschaltung der eisenlosen Endstufe ( ähnlich Empfänger „Mikki“) Darin ist U B /2 die halbe Batteriespannung bzw. die Spannung einer der beiden verwendeten Batterien (in diesem Falle 1,5 V) und U CEO die Kollektorrestspannung bei maximalem Kollektorstrom I Cmax . Sie liegt katalogmäßig bei den Transistoren OC 821 und OC 825 unter 0,55 V. Es fallen aber auch Exemplare an, deren Restspannung wesentlich tiefer liegt. Der maximal zulässige Kollektorstrom beträgt nach Katalog¬ angaben beim OC 821 um 150 mA; für den OC 825 werden 135 mA an¬ gegeben. Bei U CE o = 0,55 V; I Cmax = 135mA; —- = 1,5 V wird R Lmin : B-Lmln 1,5- 0,55 0,135 = 7,0 n. Die Lautsprecher LP558 (Sternchen und T 100) sowie 121 K (Mikki) mit einem Schwingspulenwiderstand von 8 Ohm sind demnach für diese Schaltung geeignet. Die maximale Sprechleistung P~ max kann bestimmt werden aus: P — ^ Lmax2 AXA A ~max _ _ V vv ) • 2 • R l Hierin ist U Lmax der maximale Spitzenwert einer Halbwelle der Wechsel¬ spannung an der Lautsprecherspule R L . Für U Lmax gilt: u - Ub -u u Lmax — ~~Z~ u CEO* Im vorliegenden Falle wird dann: P = *• ~ max (1,5 ~ 0,55) 2 2-8 == 0,056 W. Benutzt man Transistoren mit einer kleineren Kollektorrestspannung U C eo. so steigt die maximal erreichbare Ausgangsleistung P ^ max . Mit den 152 im Mustergerät verwendeten Transistoren, die eine Restspannung von etwa 0,25 V aufweisen, kann eine Ausgangsleistung erzielt werden von: P ~ max (l,5-0,25) 2 2*8 0,098 W. in diesem Falle wird der maximale Kollektorstrom I Cmax : U Bmax - u CEO Icmax Rl 1,5— 0,25 8 = 0,156 A. Die genannten Maximalwerte von 150 mA (OC 821) und 135 mA (OC 825) werden dabei überschritten. Bei normaler Sprach- und Musik¬ übertragung wird I Cmax , sofern die Endstufe nicht stark übersteuert ist, nur kurzzeitig erreicht. Nach Angaben des VEB Halbleiterwerk Frank¬ furt/O. ist eine kurzzeitige Überschreitung der angegebenen Maximal¬ ströme in den hier auftretenden Grenzen durchaus zulässig. Der bei der Rechnung bisher nicht berücksichtigte Ruhestrom von etwa 2 bis 3 mA kann dabei ebenfalls noch in Kauf genommen werden. Die maximale Verlustleistung P Cm ax eines Transistors in dieser Schaltung kann aus der Beziehung bestimmt werden: Panax = , ~ (W). 4 • n z • R l Bei der Batteriespannung von 3 V und R L = 8 Ohm wird P Cra ax- P Cmax 3 2 4 • n 2 • 8 0,028 W. Der errechnete Wert für P Cma x vergrößert sich noch um einen Anteil von 3 bis 6 mW, der durch den Ruhestrom der Endstufe hervorgerufen wird. Es ist also nicht erforderlich, die Endstufentransistoren mit einem Kühl¬ blech zu versehen. Die errechneten Werte für I Cm ax und P„ max sind die bei maximaler Batteriespannung U B und bei Durchsteuerung der Endstufe bis zur Kollektorrestspannung U CEO erreichten Größen. Sinkt die Batterie¬ spannung U B , so werden die erreichbare Sprechleistung P^ max , der Ma¬ ximalstrom Icmax und die Verlustleistung P Cmax ebenfalls entsprechend kleiner. Bei einem Abfall der Batteriespannung von 3 V auf 2,5 V sinkt P~max von 98 mW auf 66,7 mW, I Cmax von 156 mA auf 125 mA, P Cmax von 28 mW auf 19,5 mW. Diese Werte der Ausgangsleistung werden ohne Zwischenschaltung eines (besonders bei Kleinausführungen stark 153 verlustbehafteten) Ausgangsübertragers an den Lautsprecher abgegeben; sie reichen völlig aus, einen Lautsprecher in Transistor-Kleinempfängern auszusteuern. Bei der Auswahl der Endstufentransistoren und bei der Dimensionierung der Schaltung muß größere Sorgfalt als bei Transfor¬ mator-Endstufen aufgewendet werden. Beide Transistoren sollen mög¬ lichst den gleichen Stromverstärkungsfaktor, den annähernd gleichen Gleichstrom-Eingangswiderstand und eine kleine Kollektorrestspan¬ nung aufweisen. Der Ruhestrom der Transistoren T4 und T5 wird mit Hilfe der Wider¬ stände R7 und R8 bzw. R9 und RIO auf etwa 2 bis 3 mA eingestellt, dabei regelt man zweckmäßig den Emitterstrom von T 5 durch Ver¬ ändern von R7 und R9 auf die gewünschte Größe. Anschließend wird das Meßinstrument in die Lautsprecherleitung geschaltet. Durch den Lautsprecher soll bei fehlender Aussteuerung kein Strom fließen. Ist ein Ausgleichsstrom festzustellen, so muß er durch Ändern von R7 oder R9 zu Null gemacht werden. Anschließend kontrolliert man nochmals den Emitterstrom von T 5. Weist dieser dann nicht die gewünschte Größe auf, so muß der ganze Vorgang wiederholt werden. Im Mustergerät wurden für die Spannungsteilerwiderstände je 470 Ohm und je 68 Ohm benutzt. Der Ruhestrom stellte sich dabei auf 2,5 mA ein. Er ist natür¬ lich nicht nur vom Spannungsteilerverhältnis, sondern auch von Strom¬ verstärkungsfaktor und Eingangswiderstand der Transistoren abhängig. Die Treiberstufe Da die Endstufentransistoren bis zu ihrem Maximalstrom ausgesteuert werden, benötigen sie bei Vollaussteuerung einen relativ großen Basis- Steuerstrom I Bmax . Bei der Stromverstärkung ß und dem Kollektor¬ strom Icmax w i rci der maximale Steuerstrom I Bm ax* . Icmax ' Bmax 0 ß Ist das Übersetzungsverhältnis des Treibertransformators von der Primär- zu einer Sekundärwicklung gleich ü, so wird der maximale Spitzenwert des Kollektorwechselstromes der Treiberstufe Ic3max • T Icmax tc3max n .. • ß • U Der Kollektorruhestrom des Treibertransistors I C 3 r muß noch etwas größer als I C 3 max sein, also I C 3 R > Ic3max* Weisen die Endstufentransistoren z. B. eine Stromverstärkung von ß = 20 auf und der Treibertransformator ein Übersetzungsverhältnis von 154 ü = 3,3 (wie Treibertransformator im „Mikki“ [4]), so wird bei I Cmax = 150 mA der Kollektorspitzenstrom des Treibertransistors: I C3max 150 20 • 3,3 2,26 mA. Der Ruhestrom Ic 3 r ist in diesem Falle auf etwa 3 mA einzustellen. Der Treibertransistor muß einen höheren Steuerstrom für die Endstufen liefern, als dies bei Gegentakt-Endstufen mit Übertragern erforderlich ist, die mit einer höheren Batteriespannung betrieben werden. Daraus ergibt sich zumeist die Notwendigkeit, eine zusätzliche NF-Verstärker¬ stufe vor die Treiberstufe zu schalten. Die Kollektorrestspannung U CEO Besondere Bedeutung kam in den vorangegangenen Betrachtungen der Kollektorrestspannung U CEO zu. Bild 2 zeigt das Kennlinienfeld eines Transistors OC 821 bzw. OC 825 mit einer eingezeichneten Widerstands¬ geraden für den Lautsprecherwiderstand R L = 8 Ohm bei einer Batterie¬ spannung von U b /2 = 1,5 V. Es ist zu erkennen, daß die Widerstands¬ gerade nach kleinen Kollektorspannungen U CE zu die letzte Kennlinie schneidet. Der Kollektorstrom kann bei Vollaussteuerung nur bis zu diesem Schnittpunkt S ansteigen, die Kollektorspannung nur bis zu Bild 2 Kennlinienfeld (15 0-m W-Transistor) mit eingezeichneter Widerstandsgeraden für R L — 8 Q 155 diesem Punkt abfallen. Der Schnittpunkt gibt also den Maximalstrom an, der unter den im speziellen Falle vorhandenen Bedingungen (U B /2 = 1,5 V; R l = 8 Ohm) fließen kann. Definierte man die dabei gemessene Kollektorspannung U CE als Kollektorrestspannung, so bekäme man eine Größe, bei deren Anwendung sich einige Nachteile ergäben. Erstens ist die Lage des zur Definition der Restspannung herangezogenen Schnittpunktes von der äußeren Schaltung abhängig, zweitens liegt er im Kennlinienfeld auf dem steil abfallenden Teil, so daß im Betriebsfalle bei Aussteuerung des Transistors bis an diese Grenze starke Verzerrun¬ gen auftreten würden. Es ist daher erforderlich, eine Festlegung der Kollektorrestspannung zu verwenden, die diese Nachteile nicht aufweist. Eine verbreitete Definition der Kollektorrestspannung besagt (s.auch Unterlagen des VEB Halbleiterwerk Frankfurt/O.), daß die Kollektor- Basisdiode bei Kollektor-Emitterspannung aus dem gesperrten in den leitenden Zustand übergeht: es handelt sich um die Stelle auf der Kennlinie, an der die Kollektor-Basisspannung gleich Null oder die Kollektor-Emitterspannung gleich der Basis-Emitterspannung ist. Da¬ nach ergeben sich für verschiedene Kollektorströme unterschiedliche Restspannungen, die etwa durch die Lage des Knickes der jeweiligen Kennlinie gegeben sind (gestrichelte Linie in Bild 2). Es genügt, die Kollektorrestspannung beim maximalen Kollektorstrom zu messen. Für kleinere Ströme liegen die Restspannungen immer darunter. Da bei den Bastlertransistoren (LA-Typen) keine Werte für die Kollek¬ torrestspannung garantiert sind und ferner aus dem bisher Gesagten hervorgeht, daß es auch bei der Verwendung typisierter Transistoren von Interesse ist, den genauen Wert der Kollektorrestspannung zu ken¬ nen, soll ein einfaches Verfahren zur Messung der Kollektorrest¬ spannung beschrieben werden. Die Messung der Kollektorrestspannung U CEO Eine Schaltung zur Messung der Kollektorrestspannung, ähnlich der in [8] beschriebenen, zeigt Bild 3. Der Kollektor des Transistors wird über einen Widerstand von 27 Ohm an die Spannungsquelle (4,5-V-Batterie) angeschlossen. Der Emitter liegt am Pluspol der Batterie, der Basisanschluß am Schleifer eines als Spannungsteiler geschalteten Drehwiderstandes. Vor Beginn der Mes¬ sung wird der Schleifer des Drehwiderstandes an das emitterseitige Ende gestellt. Durch den Transistor fließt dann nur ein kleiner Reststrom. Der zwischen Kollektor und Emitter angeschlossene Spannungsmesser zeigt * nahezu die volle Batteriespannung von 4,5 V an. Wird der Basis des Prüftransistors über den Schleifer des Drehwiderstandes eine negative Spannung zugeführt, so fließt ein Kollektorstrom I c durch den Tran- 156 Bild 3 Schaltung zur Messung der Kollektorrestspannung sistor. Die Spannung am Kollektor sinkt mit steigendem Kollektorstrom ab. Hat die Kollektorspannung ihren Tiefstand erreicht, dann sinkt sie also auch bei weiterer Vergrößerung der Basisspannung nicht mehr ab: Man befindet sich in der Nähe der Kollektorrestspannung. Mit dem Spannungsmesser wird die Kollektor-Basisspannung U C b gemessen. Sie soll beim Erreichen der Kollektorrestspannung Null sein. Wenn erfor¬ derlich, ist die Basisspannung nachzuregeln, bis U CB tatsächlich zu Null wird. Anschließend mißt man noch einmal die Kollektor-Emitter¬ spannung. Der hierbei angezeigte Wert ist die Kollektorrestspannung Uceo- Dieses einfache Meßverfahren weist einen Fehler auf, der kurz unter¬ sucht werden soll. Wie man aus dem Schaltbild (Bild 3) und dem dazu¬ gehörigen Kennlinienfeld (Bild 4) ersehen kann, stellt sich der Kollektor¬ strom von 150mA nur bei einer ganz bestimmten Kollektorspannung U C e ein. Die Größe dieser Spannung ergibt sich aus: U CE = U B - I c • R v = 4,5 - 0,15 • 27 = 4,5- 4,05 = 0,45 V. Beträgt die Kollektorrestspannung des zu messenden Transistors also 0,45 V (ein annehmbarer Mittelwert dieses Parameters für in der End¬ stufe brauchbare Transistoren), so erfolgt die Messung von U C eo tat¬ sächlich bei einem Kollektorstrom von 150 mA. Bei Transistoren mit besonders kleiner Kollektorrestspannung, z.B. U CEO = 0,15 V, stellt sich ein höherer Kollektorstrom ein. In diesem Falle wird Ub-Uceo _ 4,5-0,15 R v 27 0,161 A. Da Transistoren mit einer Kollektorrestspannung von über 1 V für Über¬ tragerendstufen kaum noch, für eisenlose Endstufen in der hier be¬ schriebenen Art aber überhaupt nicht in Frage kommen, können diese außerhalb der Betrachtungen bleiben. Bei der maximal noch interessan¬ ten Kollektorrestspannung von 1 V würde sich ein Kollektorstrom ein¬ stellen von: 157 -Ic ljnAJ Bi/cf 4 Zu Bild 3 gehörendes Kennlinienfeld Aus den Kennlinienfeldern (Bild 2 und 4) ist zu ersehen, daß der Me߬ fehler von U CEÜ bei Kollektorstromabweichungen in der angegebenen Größe recht klein ist. Hinzu kommt, daß bei Transistoren mit kleiner Kollektorrestspannung U CEO tatsächlich größere, bei solchen mit großer Restspannung kleinere Spitzenströme auftreten. Das Meßergebnis nach diesem Verfahren kommt demnach dem Betriebsfall sehr nahe, so daß man für den vorliegenden Anwendungsfall den Fehler vernachlässigen kann. Aus Bild 4 ist zu entnehmen, daß die Widerstandsgerade für R v = 27 Ohm und U B = 4,5 V zum Teil oberhalb der Verlusthyperbel für P max =150 mW verläuft. Die in diesem Bereich maximal vorhandene Verlustleistung beträgt 186 mW. Es ist deshalb unbedingt erforderlich, den Transistor vor der Messung auf einem Kühlblech (Al, 20 cm 2 ) zu befestigen. Transistoren der Baureihe OC 825 vertragen dann wesentlich höhere Verlustleistungen. Die Katalogangaben für den OC 821 liegen nicht so günstig. Erfahrungsgemäß kann man aber auch diesem Tran¬ sistor die auftretenden 186 mW kurzzeitig zumuten, ohne daß er Scha¬ den nimmt, zumal diese Messungen vom Amateur bei einer Umgebungs¬ temperatur unter 25 °C durchgeführt werden können. Weiter ist aus dem Kennlinienfeld (Bild 4) zu ersehen, daß die 150-mW-Hyperbel nur im Bereich zwischen den Kollektorspannungen von etwa 1,3 bis 3,2 V iiber- 158 schritten wird. Man sollte daher während der Messung nicht lange in diesem Bereich verweilen, sondern die Basisspannung zügig so weit er¬ höhen, bis die Kollektorspannung von 1,3 V unterschritten wird. Völlig gefahrlos ist dieses Verfahren, wenn man die Batteriespannung U B auf 4 V verringert (Bild 4). Die 150-mW-Hyperbel wird dann nicht mehr geschnitten. Der Nachteil besteht darin, daß die Messung generell bei zu kleinen Kollektorströmen erfolgt. So stellt sich z.B. bei einer Kollek¬ tor- bzw. Kollektorrestspannung von 0,45 V ein Kollektorstrom von 131 mA ein gegenüber 150 mA bei 4,5 V Batteriespannung. Will man den daraus resultierenden Meßfehler für U C eo i n Kauf nehmen, so kann man bei Benutzung einer Batteriespannung von 4 V die Gefahr einer Überlastung von vornherein ausschließen. Die Messung der Stromverstärkung ß bei großen Strömen Wie bekannt, sollen in Gegentakt-Endstufen verwendete Transistoren möglichst den gleichen Stromverstärkungsfaktor aufweisen. Mit den üblichen Transistor-Testern kann die Stromverstärkung nur bei Kol¬ lektorströmen von wenigen Milliampere gemessen werden. Um Ver¬ zerrungen der Endstufe bei großen Ansteuerungen möglichst klein zu halten, müssen aber die Transistoren auch bei großen Kollektorströmen (und kleinen Kollektorspannungen) annähernd den gleichen Strom¬ verstärkungsfaktor aufweisen. Durch eine kleine Änderung der Schal¬ tung nach Bild 3 läßt sich diese auch zur Messung des Stromverstärkungs¬ faktors bei großen Kollektorströmen verwenden. Diese Messung erfolgt am besten unmittelbar nach der Restspannungs¬ messung. Es wird dann am Prüftransistor eine um etwa 0,2 bis 0,3 V höhere Kollektorspannung als die gemessene Restspannung eingestellt. In den Kollektorkreis schaltet man einen möglichst niederohmigen Strommesser (Bild 5) und mißt den Kollektorstrom I c . Anschließend wird der Strommesser in die Basisleitung geschaltet und der Basisstrom I B gemessen. Der Stromverstärkungsfaktor ß ergibt sich dann aus: Bild 5 Schaltung zur Messung des Transistor-Eingangswiderstandes bei großen Kollektorströmen Stellt man die beiden für die Endstufe vorgesehenen Transistoren auf den gleichen Kollektorstrom I c ein, so sollen sich die Basisströme um nicht mehr als etwa 25 % ihres Wertes unterscheiden. Messung des Eingangswiderstandes R E Den Eingangswiderstand des Transistors bei großen Kollektorströmen kann man ebenfalls auf einfache Weise mit der Schaltung nach Bild 5 ermitteln. Es ist dann nur noch ein hochohmiger Spannungsmesser parallel zur Basis-Emitterstrecke zu schalten. Den Eingangswiderstand R e errechnet man bei einem bestimmten Kollektorstrom aus der Be¬ ziehung: Stehen mehrere Transistoren mit gleicher Stromverstärkung zur Aus¬ wahl, so verwendet man möglichst solche mit geringer Stromverstärkung und annähernd gleichem Eingangswiderstand. Weichen die Eingangs¬ widerstände beider für die Endstufe vorgesehenen Transistoren in ihren Werten stärker voneinander ab (Verzerrungen bei größerer Aussteue¬ rung), so kann man den Eingangswiderstand des Transistors mit kleine¬ rem R e durch einen zusätzlich in die Basisleitung geschalteten Wider¬ stand an den des Transistors mit größerem R E angleichen. Es ist noch zu berücksichtigen, daß die Spannungsteilerwiderstände R 8 und R10 eben¬ falls im Basiskreis liegen und zum Eingangswiderstand addiert werden müssen, wenn man den in der Schaltung wirksamen Eingangswiderstand ermitteln will. Da an R8 und RIO bei Aussteuerung der Endstufe ein Wechselspannungsabfall auftritt (sie verbrauchen also Steuerleistung, die die Treiberstufe zusätzlich liefern muß), sollen sie möglichst klein¬ gehalten werden. Anwendung Diese Schaltung kann überall dort benutzt werden, wo auf kleinem Raum eine möglichst leistungsstarke Endstufe benötigt wird, insbesondere dann, wenn nur eine niedrige Batteriespannung zur Verfügung steht. Dies ist immer dann der Fall, wenn man auf Spezialbatterien verzichtet und handelsübliche Zellen, wie das EAaT-Element, verwendet. An dieser Stelle sei noch der Vorschlag gemacht, eine solche relativ billige eisenlose Endstufe in die Reihe der Amateur-Elektronik-Bau- steine aufzunehmen. Diese Endstufe müßte im Preis wesentlich günstiger liegen als der Baustein GES 4-1 bei annähernd gleicher Leistung. Auf 160 Bild 6 Schaltung des Empfängers mit eisenloser Endstufe für die Puppenstuben-Musiktruhe Grund der bekannten Vorteile dieser Schaltung sowie der Tatsache, daß ihre Dimensionierung infolge des erforderlichen meßtechnischen Auf¬ wandes dem unerfahrenen Amateur möglicherweise einige Schwierig¬ keiten bereiten kann, dürfte ein solcher Baustein das Programm der Amateur-Elektronik-Reihe sinnvoll ergänzen. Der Puppenstuben-Empfänger Zum Schluß sei noch kurz ein Kleinstempfänger (Puppenstuben-Radio) beschrieben, bei dem die eisenlose Endstufe verwendet wurde. Die Schaltung des Kleinstempfängers zeigt Bild 6. Die Endstufe wurde be¬ reits ausführlich behandelt. Als Treibertransformator Tri hätte sich der Übertrager des „Mikki“ gut geeignet. Da dieser nicht greifbar war, mu߬ ten auf einen wesentlich größeren Kern M20 die benötigten Wicklungen aufgebracht werden. Der Ruhestrom des Treibertransistors T3 wurde auf 2,5 mA eingestellt. Verwendet man Endstufentransistoren mit klei¬ nerer Stromverstärkung als im Mustergerät (ß « 40), so muß der Ruhe¬ strom I C 3 R auf einen höheren Wert eingestellt werden. Die Vorstufe mit dem Transistor T 2 ist als normaler RC-Verstärker geschaltet. Der Eingangsteil wurde in Anlehnung an eine in [5] beschriebene Schal¬ tung aufgebaut. Diese Schaltung entspricht etwa der Anodengleich¬ richtung bei Röhren. Sie zeichnet sich durch höhere Empfindlichkeit, größere Trennschärfe und geringeres Rauschen gegenüber einem Dioden¬ eingangsteil und durch einfacheren Aufbau und leichtere Bedienbarkeit gegenüber dem Rückkopplungsaudion aus. Sie stellte deshalb im vor¬ liegenden Falle eine optimale Lösung für den Eingangsteil dar. Als Schwingkreisinduktivität wurde die gleiche Würfelspule wie in [6] ver¬ wendet. Der Empfänger ist mit den angegebenen Werten auf den Berliner Rundfunk (611 kHz) abgestimmt. Bei Verwendung eines (leider erst 161 11 Elektronisches Jahrbuch 1965 Bild 7 Vorderansicht der Puppenstuben-Musiktruhe nach Fertigstellung des Mustergerätes in den Handel gelangten) Sub¬ miniatur-Drehkondensators des VEB Keramische Werke Hermsdorf (Bild 10) mit einer Endkapazität von etwa 250 pF kann man den Ein¬ gangsteil durchstimmbar gestalten. Außerdem ist es natürlich möglich, an Stelle der Würfelspule eine Ferritantenne zu verwenden. Der Aufbau des Gerätes erfolgt in einem sogenannten „Fernsehschrank“ für die Puppenstube (Bild 7), wie er in Spielzeuggeschäften erhältlich ist. Zunächst muß das „tote Material“, das den Innenraum des Gehäuses nahezu ausfüllt, entfernt werden. In das linke Gehäusefach, von hinten gesehen, wird die Gegentakt-Endstufe, die Treiber- und die Vorstufe ein¬ gebaut, in das rechte Fach der Eingangsteil und die Batterien (Bild 8). Beide Baugruppen befinden sich auf Hartpapierplatten, die man in die beiden Gehäusekammern einpaßt. Der „Sternchen“-Lautsprecher, dessen großer Korbdurchmesser einen günstigeren Einbau in das Gehäuse nicht erlaubt, befindet sich an der Rückwand (Bild 9). Als „Schandfleck“ an¬ gesehen werden muß der unter dem Gehäuse befestigte 2polige Schalter. Diese Art der Montage war nötig, da sich ein kleinerer 2poliger Schalter nicht beschaffen ließ. Nach der gleichen Schaltung kann auch ein Taschenempfänger aufge¬ baut werden, dessen Abmessungen bei Verwendung der hoffentlich recht bald erhältlichen Teile des „Mikki“ wie Ferritstab mit Spule, Laut¬ sprecher, Treibertransformator und Lautstärkeregler mit 2poligem Schalter, sehr klein sein können. 162 Bilcl 8 Blick in das Gehäuse der kleinen Musiktruhe Bild 9 Rückansicht der Puppenstuben-Musiktruhe 163 Bild 10 Ansicht des Drehkondensators für den Empfänger „MIR Kl“ (Hersteller VEB Keramische Werke Hermsdorf) Literatur [1] Dannowski , Klaus, Eisenlose Endstufen mit Transistoren, radio und fernsehen 1960, H.17, S.547-549; H.18, S. 590-592. [2] Rathmann , Klaus, Probleme der eisenlosen Endstufe, radio und fern¬ sehen 1962, H.24, S. 770-773, 1963 H.l, S. 20-22; H.2, S. 56-59. [3] Grob, W., Eisenlose Endstufen mit Transistoren, funkamateur 1963 H.6, S. 193. [4] funkamateur, Sonderausgabe 1963, S.31. [5] Schlenzig , K., Bauanleitung für einen Taschenempfänger mit L-Abstim¬ mung, radio und fernsehen 1963, H.16, S. 505-507. [6] Müller, D., Bauanleitung: Die Musiktruhe in der Puppenstube, radio und fernsehen 1963, H.23, S. 722-723. [7] Bernhard, Ernst , Mikki, unser kleinster Taschenempfänger, radio und fernsehen 1963, H.24, S.748-750. [8] Tilgner, H., Entwurf und Aufbau eines Transistormeß- und -sortierauto- maten, Nachrichtentechnik 1963, H.l. Wickeldaten für die Schwingkreisspule L 1 Wickelkörper: Würfelspule Wicklung I: 65 Wdg., 0,20 mm 0, Cul, Anschi. 1-2. Wicklung II: 70 Wdg., 0,20 mm 0, Cul, Anschi. 2-3. Wickeldaten für den Treibertransformator Tr 1 Kerngröße: M 20 Kernblech: M 20 x 0,1 eventuell auch M 20 x 0,2. Kern Werkstoff: Normaperm, eventuell auch Dyn. Bl. IV. Wicklung I: 660 Wdg., 0,1 mm 0, Cul, Anschi. 1-2. Wicklung II: 200 Wdg., 0,1 mm 0, Cul, Anschi. 3-4. Wicklung III: 200 Wdg., 0,1 mm 0, Cul, Anschi. 5-6. 164 Probleme der Schaltung von damals Zur Kurzwellen-Empfangstechnik Funkschau 1929: „In einem Aufsatz des Funk-Magazins, 29, 4, S.352, der sich mit der Wellenkonstanz bei Kurzwellensendern beschäftigt, wird an¬ gegeben, daß die in Bild 1 gezeigte Rückkopplungsschaltung durch vorzüg¬ liche Konstanz ausgezeichnet sein soll... Man wird diese Schaltung mit Vor¬ teil auch für andere Zwecke, so beim Oszillator eines Supers, in Anwendung bringen können." Wie weit zurück... Zur UHF-Technik •.. und wie weit voraus war man doch damals, seinerzeit: Funkschau 1929: „... Recht interessant ist auch ein Bericht von Konjiro Okabe, Tohoku Imperial University, Sendai, Japan, in den Proceedings, 17, 4 , S.652, dem es mit Hilfe von Magnetronröhren - es sind das kleine Ver¬ stärkerröhren, an denen außen starke Elektromagnete angebracht sind, so daß der Elektronenstrom im Innern der Röhre in einem magnetischen Feld verläuft - gelungen ist , Schwingungen bis herab zu 5,6 cm Wellenlänge und der Frequenz 5350000000 Perioden pro Sekunde zu erzeugen." Wir neigen heute oft dazu, von der hohen Warte unseres technischen Standes Notizen wie die beiden vorangegangenen mit geringschätzigem Lächeln zu be¬ werten. Aber seien wir ehrlich: Wer von uns wußte - und hätte es für möglich ge¬ halten daß es damals bereits den Begriff „Magnetron" gab (die Leser, die „von Berufs wegen" mit der geschichtlichen Entwicklung vertraut sind, einmal ausgenommen) ?! 165 Dipl.-Physiker Hans-Joachim Fischer Zweiter Frühling einer bejahrten Schaltung Transistor-Einbereichsuper - einfach, aber leistungsfähig Wer in alten funktechnischen Zeitschriften geblättert hat, der kennt den zum Super umgebauten Volksempfänger noch. Es handelte sich um ein einfaches Überlagerungsgerät ohne Vorselektion mit nur einem Ab¬ stimmdrehkondensator und hoher Zwischenfrequenz unter Beibehaltung des rückgekoppelten Audions als Empfangsgleichrichter, jedoch nun¬ mehr auf der ZF! Als Zugabe zu diesem Prinzip bekam man noch den Mittel- und Langwellenbereich nacheinander bei einer Drehung des Drehkondensators um 180°. Es erscheint sowohl sinnvoll als auch verlockend, dieses alte Prinzip wieder auszugraben und mit modernen Transistoren zu neuem Leben zu erwecken. Bisher sind derartige Versuche nicht bekannt geworden, so daß sich hier eigenes Experimentieren durchaus lohnt. Wie arbeitet nun der Einbereichsuper? Es ist bekannt, daß zwischen der Empfangsfrequenz und der Zwischen¬ frequenz eines Supers folgende Beziehung besteht: f — f = f i O l e I Z oder f e = Empfangsfrequenz. f 0 Oszillatorfrequenz und f z — Zwischen¬ frequenz. Für den Fall des üblichen Mittelwellensupers mit 468 kHz ZF ergibt sich z.B. für die Empfangsfrequenz 1 MHz eine Oszillatorfrequenz von 1,468 MHz im ersten und 532 kHz im zweiten Fall. Meist legt man den Oszillator frequenzmäßig höher, weil man dann den Gleichlauf besser beherrscht (Eingangskreis und Oszillatorkreis müssen bei der Abstim¬ mung so verändert werden, daß die ZF konstant bleibt). Dies geht nur exakt an drei Punkten der Skala, sonst gibt es kleine Abweichungen vom Ideal wert. Wählt man nun eine höhere Zwischenfrequenz, zum Beispiel 2 MHz, dann sieht die Sache anders aus. Für den Eingangsfrequenzbereich von 200 bis 1600 kHz ergibt sich ein Oszillatorfrequenzbereich von 2,2 bis 3,6 MHz. Die andere Möglichkeit der ZF-Bildung fällt weg. Mit moder¬ nen Diffusionstransistoren, wie sie das Halbleiterwerk Frankfurt/Oder seit einiger Zeit liefert (OC 882 oder 883), läßt sich ein Oszillator in dem obengenannten Frequenzbereich ohne weiteres stabil auf bauen. Man er¬ hält bei Durchstimmung im genannten Frequenzbereich mit diesem Empfänger alle Frequenzen zwischen 200 und 1600 kHz (also auch die internationale Seenotwelle von 500 kHz). Die sonst bei Superhetempfän¬ gern gefürchtete Spiegelfrequenz liegt genügend weit oberhalb des Empfangsfrequenzbereichs, so daß man keine Eingangsselektionsmittel benötigt. Am besten wird der Eingangskreis so ausgeführt, daß er breit¬ bandig im Bereich von 200 bis 1600 kHz ist. Mit dem Wegfall des abzu¬ stimmenden Eingangskreises fällt auch der sonst notwendige Doppel¬ drehkondensator und das Gleichlaufproblem weg.* Klar erkennbar sind die Vorteile dieses früher auch als „Infradyn“ bezeichneten Empfangs¬ prinzips. Für den Aufbau eines Zweibereich-Taschenempfängers be¬ nötigt man nur einen einfachen Abstimmdrehkondensator mit etwa 50 bis 100 pF Endkapazität. Diese kann gegebenenfalls, wie bereits in einem anderen Beitrag des Jahrbuches gezeigt (Seite 127), durch eine spannungsabhängige Kapazitätsdiode ersetzt werden. Das ZF-Filter muß man allerdings selbst wickeln, da es für die ZF von 2 MHz keine fertigen Filter gibt (vielleicht findet sich ein Betrieb, der derartige Bau¬ teile entsprechend schnell und preiswert herstellt!). Der NF-Teil kann in üblicher Weise ausgeführt werden, entweder A-Eintakt- oder B-Gegen- takt-Endstufe, je nach gewünschter Sprechleistung. Betrachten wir nun die einfache Schaltung dieses Transistor-Einbereich¬ supers: TI ist eine breitbandige HF-Vorstufe in Emitterschaltung. An der Basis liegt die Ferritantenne Li, deren Induktivität so gewählt wird, daß sie mit der Basis-Emitter-Kapazität des OC 883 einen auf die Fre¬ quenz 1000 kHz abgestimmten Resonanzkreis bildet. Mit dem Basis¬ spannungsteilerwiderstand ist dieser Kreis so bedämpft, daß der Empfind¬ lichkeitsabfall nach langen und kurzen Wellen hin nicht zu groß wird. * Besser noch benutzt man einen LC-Tiefpaß, dessen obere Grenzfrequenz etwa bei 2 MHz gelegt wird. 167 Der angegebene Wert von 1,5 kOhm kann sich je nach Transistor¬ exemplar etwas ändern, das muß man von Fall zu Fall zur Erzielung optimaler Empfangsbedingungen ausprobieren. Der Kollektorstrom des HF-Verstärkers T1 wird auf 0,5 mA eingestellt, dann muß zwischen Emitter und Kollektor eine Spannung von 3 V liegen (Prinzip der halben Speisespannung). Dies kann man mit einem hochohmigen Voltmeter (Ri größer als 20 kOhm pro Volt!) messen. Als Außenwiderstand wird ein Widerstand von 4,7 kOhm verwendet, dem man im Bedarfsfälle eine §3 Co § CO 23 co °o 'O N 53 Cj -o s 53 Uj >> o Q 5» x •a •s 5 «Q s: i <3 >3 * >> tu s; ft ■§ SP I s 53 *53 5J —•* Co ^ o »■» 53 >> I I i S3 -C 5: C> *2: ^3 »2 :q *53 C‘ 3 03 Qi .52 •c HF-Drossel von 0,1 mH nachschaltet (gestrichelt gezeichnet). Durch das Einschalten der Drossel wird der effektive Außenwiderstand der Stufe mit wachsender Frequenz größer, und damit kompensiert man den Ab¬ fall der Stufenverstärkung nach hohen Frequenzen hin, der durch die Frequenzabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors ß auftritt. Die ver¬ stärkte HF-Spannung wird kapazitiv an die Basis des selbstschwingenden Mischers T2 geführt. Im Kollektorkreis liegt die Rückkoppelspule des Oszillatorkreises und der Primärkreis des ZF-Filters. Die erzeugte Os¬ zillatorspannung wird über eine kleine Kapazität von 10 bis 15 pF an die Basis geführt, wo die Mischung mit der Eingangsfrequenz stattfindet. Auch die zweite Stufe wird auf einen Kollektorstrom von 0,5 mA durch Verändern der Basis-Spannungsteilerwiderstände eingestellt. Die dritte Stufe ist ein Transistoraudion mit Rückkopplung. Auch hier wird wie bei TI und T2 der HF-Diffusionstransistor OC 883 verwendet. Die Lösung des Demodulatorproblems durch ein rückgekoppeltes Audion bringt hier drei Vorteile: 1. Man erzielt bei geringstem Aufwand eine hohe Empfindlichkeit, weil das Audion schon bei kleinen HF-Spannungen anspricht. Würde man eine Diodengleichrichtung verwenden, müßte man mindestens noch eine ZF-Stufe einbauen. 2. Durch die Rückkopplung des ZF-Filters wird eine hohe Trennschärfe erzielt, die sich im Mittelwellenbereich auf Grund der dichten Be¬ setzung mit Sendern bezahlt macht. Allerdings leidet bei zu starker Rückkopplung die Wiedergabequalität des Empfängers. 3. Auf Grund der Tatsache, daß das Audion auf einer festen Frequenz, der Zwischenfrequenz von 2 MHz, arbeitet, kann die Rückkopplung fest eingestellt und dann „vergessen“ werden. Der im Kollektorkreis des Audions liegende Kondensator C x dient zur Ableitung unerwünschter HF. Seine Größe bestimmt Form und Zeit¬ punkt des Rückkopplungseinsatzes. Der Wert kann je nach Transistor¬ exemplar zwischen 100 und 5000 pF schwanken; er muß auf optimalen Wert praktisch erprobt werden. Der sich an das Audion anschließende zweistufige NF-Verstärker zeigt keine Besonderheiten. Als T4 verwendet man den rauscharmen OC 824, während die Endstufe T5 mit demOC 828 bestückt ist. Der Kollektor¬ strom von T4 wird auf 0,4 mA eingestellt, während man die Endstufe mit 10 mA Kollektorstrom betreibt. Als Lautsprecher eignet sich sowohl ein hochohmiger Typ (800 Ohm) als auch der bekannte LP558 mit Ausgangstibertrager 800 Ohm zu 8 Ohm. Der Aufbau ist unkritisch, man muß nur auf gute Entkopplung zwischen Ferritantenne, Oszillatorspule und ZF-Filter achten. Die Oszillator¬ spule wurde auf einen Körper des „Sternchen“-Oszillatorkreises ge¬ wickelt. Sie hatte 35 Windungen, 0,12-CuLS, als L2. Die Rückkopplungs¬ spule L3 besaß 9 Windungen des gleichen Drahtes. Auf die Ferrit- 169 antenne (ebenfalls vom Sternchen) wurden 80 Windungen, 0,15-CuLS, einlagig aufgewickelt und befestigt (möglichst in der Mitte des Ferrit¬ stabes). Die ZF-Spulen haben eine Induktivität von 12,5 y.H. Bei L5 wird bei 1 / 3 der Windungszahl vom kalten Ende aus eine Anzapfung vor¬ gesehen. Es wurde bewußt auf Angabe eines Kernes verzichtet, da der Amateur doch je nach Vorhandensein geeigneter Spulenkörper und Kerne seinen eigenen Aufbau durchführt. Verwendet man als Spulen geschlossene Ferritkerne, so muß das Band¬ filter kapazitiv gekoppelt werden. Dies geschieht (gestrichelt eingezeich¬ net) durch einen kleinen Kondensator, der die beiden heißen Enden der Kreise verbindet. Seine Größe liegt bei 2 bis 5 pF. Wenn der Klang im rückgekoppelten Zustand zu schlecht ist, dann ist dieser Kondensator zu vergrößern. Mit dem Oszillatortrimmer von 5 pF Maximalwert ist der Empfangsbereich so einzustellen, daß die Frequenzen von 200 bis 1600 kHz empfangen werden können. Die Speisung erfolgt aus zwei Stabbatterien in Serie oder, wenn man das Gerät sehr klein aufbauen will, durch vier Miniaturelemente EaAT 1,5 V (wie sie im Transistor¬ empfänger T100 verwendet werden). Mit dieser Schaltung kommt der experimentierende Amateur relativ leicht vom Einkreiser zum Super. Die Empfangsergebnisse sind ver¬ hältnismäßig gut, im Raum Berlin können etwa 6 bis 7 Sender einwand¬ frei und trennscharf empfangen werden. Wahre Begebenheit Der Fachverkäufer eines Rundfunkgeschäftes erklärt einem Kunden sehr ge¬ duldig und sehr ausführlich die verschiedenen Vorteile von Antennen , ins¬ besondere, welchen A ntennengewinn der Kunde damit gegenüber seiner bisherigen Behelfsantenne erzielen könne . Der Kunde nickt zu allem sehr verständig , kauft dann eine Antenne und fragt zum Schluß: „ Ach ja - und wann erscheint die Gewinnliste?“ 170 Dipl.-Math. Claus Goedecke Kybernetik - keine Geheimwissenschaft Im Verlauf der letzten Jahre hat eine neue Wissenschaft die Aufmerk¬ samkeit auf sich gezogen, die trotz ihrer Jugend bereits beträchtliche Erfolge für sich in Anspruch nehmen kann: die Kybernetik. Das Wort stammt von dem altgriechischen „kybernetikos“. Schon Plato verwendete den Begriff „Kybernetik“, die Kunst des Steuermannes, im übertragenen Sinne als die Kunst von der Lenkung des Staates. Auch von dem französischen Physiker Ampere wurde dieser Begriff in einem ähnlichen Zusammenhang verwendet. Die moderne Definition der Kybernetik stammt aber erst aus dem Jahre 1948, als Wiener in seinem Buch „Cybernetics“ die Grundzüge einer neuen Wissenschaft darlegte, der er den Namen „Kybernetik“ gab. Durch umfangreiche Arbeiten, hauptsächlich auf dem Gebiet der Steuerung elektronischer Anlagen, und durch die Zusammenarbeit mit einer Gruppe von Gelehrten, unter ihnen der mexikanische Physiologe A. Rosenblueth , kam Wiener zu der Erkenntnis, daß die Prozesse der Steuerung und Übermittlung von Signalen in technischen Einrichtungen und lebenden Organismen wesent¬ liche Ähnlichkeiten aufweisen. Auf Grund dieser Feststellungen wurden in den Folgejahren in den ver¬ schiedensten Ländern, hauptsächlich aber in den USA und in der So¬ wjetunion, Untersuchungen durchgeführt, die sich mit der Bedeutung und den Anwendungsmöglichkeiten sowie mit der Weiterentwicklung der Kybernetik beschäftigten. Dabei zeigte sich, daß im heutigen Ent¬ wicklungsstadium die Möglichkeiten und Grenzen der Kybernetik noch längst nicht vollständig zu überblicken sind. Es konnte demzufolge auch noch keine eindeutige Definition der Kybernetik gefunden werden. Nach den bisherigen Ergebnissen kann man aber den Inhalt der Kybernetik dahingehend definieren, daß durch sie die Eigenschaften steuernder, selbstregulierender und selbstorganisierender Systeme und die dabei geltenden Gesetzmäßigkeiten untersucht werden. In der breiten Öffentlichkeit bestehen jedoch noch erhebliche Unklar¬ heiten über Sinn und Inhalt der Kybernetik. Veröffentlichungen, die die Kybernetik einem geheimnisvollen Zauberer gleichsetzen oder ihr irgend- 171 Bild I Schema der Spezialisierung in der Mathematik welche Wunderdinge zuschreiben, waren nicht dazu geeignet, das er¬ forderliche Verständnis für diese Wissenschaft zu wecken und zur Be¬ schäftigung mit ihren Problemen anzuregen. Das Entstehen der Kybernetik stellt mehr oder weniger das Ergebnis einer logischen Entwicklung dar, die durch die ständig zunehmende Spe¬ zialisierung in den einzelnen Fachrichtungen bedingt war. Während es früher dem Gelehrten möglich war, den größten Teil des Wissens seiner Zeit zu beherrschen, während er später außer in seinem Fach wenigstens noch in den Nachbargebieten Bescheid wußte, ist in der heutigen Zeit, da die Entwicklung von Wissenschaft und Technik mit Riesenschritten voranschreitet, der Umfang der gesamten wissenschaftlichen Erkennt¬ nisse so stark angewachsen, daß sich der Wissenschaftler nicht nur auf sein Fachgebiet, sondern sogar innerhalb seines Fachgebietes auf ein be¬ stimmtes Teilgebiet spezialisieren muß. So konnte noch im vergangenen Jahrhundert ein Mathematiker gleichzeitig Physiker und Philosoph sein; heute aber arbeitet er innerhalb der reinen Mathematik, der angewandten Mathematik oder der Wirtschaftsmathematik auf einem Spezialgebiet, also beispielsweise als Algebraiker oder Statistiker. In Bild 1 ist solch eine Aufteilung der Mathematik in Spezialgebiete einmal schematisch dargestellt; dabei sind aber nur einige wichtige Spezialgebiete heraus¬ gegriffen, und es kann damit natürlich kein Anspruch auf Vollkommen¬ heit erhoben werden. Durch die Spezialisierung verlor der Wissenschaftler allerdings leicht den Blick für sein Nachbargebiet. Jeden beschäftigten die eigenen Pro¬ bleme, jeder benutzte spezielle Untersuchungsmethoden. Nun hatten aber viele wissenschaftliche Entdeckungen aus der Geschichte bewiesen, daß sie nur durch das Zusammenwirken verschiedener Wissenschaften möglich geworden waren, daß spezielle Untersuchungsmethoden auch mit Erfolg auf einem anderen Gebiet angewandt werden konnten. So gelangte man zu der Erkenntnis, daß neben der fortschreitenden Spezia¬ lisierung gleichzeitig gewisse Querschnittsverbindungen auch zwischen 172 unterschiedlichen Forschungsgebieten geschaffen werden müßten, um ge¬ meinsame Züge erkennen und befruchtend aufeinander einwirken zu können. Bei den Prozessen der Steuerung hatte man diese Analogien im Funk¬ tionsablauf von Maschinen und lebenden Organismen zwar schon früher erkannt, aber erst in den letzten Kriegsjahren und in der Nachkriegszeit, als umfangreiche Arbeiten zur Projektierung technischer Steuerungen durchgeführt werden mußten, stand man vor der Notwendigkeit, sich mit den Gesetzen der Steuerung ausführlicher und in einem weiteren Sinne zu beschäftigen. Die Kybernetik, die aus den geschilderten Gründen oft als eine Quer¬ schnittswissenschaft bezeichnet wird, ist also nicht eine geheimnisvolle Erfindung, erdacht von einem genialen Geist, den Norbert Wiener un¬ zweifelhaft darstellt, sondern die Fortsetzung einer folgerichtigen Ent¬ wicklung. Dabei kommt aber Norbert Wiener das Verdienst zu, als einer der ersten diese Zusammenhänge richtig erkannt, niedergeschrieben und damit zur Wissenschaft erhoben zu haben. Die Idee von der Entwicklung automatischer Steuereinrichtungen für technische Prozesse liegt bereits weit zurück. Solange der Mensch die Steuerung bestimmter Prozesse allein übernahm, hing auch das Ergeb¬ nis des Prozesses hauptsächlich vom Menschen selbst ab, von seiner körperlichen Verfassung, seiner Reaktionsgeschwindigkeit. Bald aber lernte es der Mensch, bestimmte Steuerungsvorgänge von der Maschine selbst durchführen zu lassen. So beschrieb beispielsweise Ramelli (1588) Bild 2 Wattscher Zentrifugalregler 173 Bild 3 Schema der Rückkopplung eine Steuereinrichtung, durch die die Drehgeschwindigkeit eines Mühl¬ steines konstantgehalten wurde. Später wuchs dann die Bedeutung der Anwendung automatischer Steuerungen beträchtlich, und zwar im Zu¬ sammenhang mit der Ausnutzung der Dampfkraft. So bestand eine der Hauptschwierigkeiten in der Regulierung der Dampfzufuhr, und erst als James Watt die Erfindung eines automatischen Dampfverteilers ge¬ lungen war. kam es zu einer breiten Anwendung der Dampfmaschine und zur Entstehung der verschiedensten Maschinen mit Dampfbetrieb. Einer der bekanntesten Regelautomaten aus jener Zeit war der Wattsche Zentrifugalregler (Bild 2). Er hatte die Aufgabe, die Geschwindigkeit der Maschine bei wechselnder Belastung mittels Regulierung der Dampf¬ zufuhr konstantzuhalten. Durch den Dampfdruck dreht sich eine Welle, an der zwei Kugeln befestigt sind, die unter dem Einfluß der Fliehkraft nach außen streben und das Ventil um so mehr öffnen, je weiter die Kugeln sich seitlich entfernen und umgekehrt. Innerhalb der beschriebenen Mechanismen ist zu erkennen, daß die In¬ formation in zwei Richtungen verläuft: einmal vom Steuerungssystem zum Ausführungsorgan, zum anderen vom Ausführungsorgan wieder zurück zum Steuerungssystem, indem von dort das Ergebnis der Ope¬ ration mitgeteilt wird. Eine solche Verbindung wird als Rückkopplung bezeichnet (Bild 3). Beim Wattschen Zentrifugalregulator wirkte dabei der Dampfdruck auf die Öffnung des Ventiles, und die Veränderung der Ventilöffnung wirkte zurück auf den Dampfdruck. Die beschriebenen technischen Regelsysteme halten jeweils eine be¬ stimmte Größe konstant. Beispiele mit Rückkopplungen zur Aufrecht¬ erhaltung stabiler Bedingungen findet man aber auch in großer Anzah I im lebenden Organismus, etwa bei der Konstanthaltung des Blutdruckes oder der Körpertemperatur. Das Zentralnervensystem garantiert dabei die Aufrechterhaltung bestimmter Größen. Durch die Kybernetik wird das Gemeinsame zwischen diesen Objekten aufgedeckt, d.h. bestimmte Gesetzmäßigkeiten, die sowohl im lebenden Organismus als auch in der Maschine vorhanden sind. Dabei besteht die Methode der Kybernetik darin, Abstraktionsprozesse durchzuführen, die es ermöglichen, bestimmte ideale Objekte herzustellen, in denen man bestimmte Wesenszüge der wirklichen Objekte herausheben kann. Er¬ wähnt seien die in diesem Zusammenhang geschaffenen Maschinen¬ modelle für die Algorithmen, die die Arbeit des Nervensystems be- 174 schreiben. Dazu gehören die unter der Bezeichnung „kybernetische Schildkröten“ bekannt gewordenen Modelle, die von Shannon konstru¬ ierte „Maus im Labyrinth“ oder auch die Modellierung auf Ziffern¬ rechenmaschinen mit Hilfe von Programmen. Bild 4 zeigt die sowjetische Schildkröte, die mit großem Erfolg 1956 auf dem europäischen Kyber¬ netik-Kongreß vorgeführt wurde, um Reflexbewegungen zu demon¬ strieren. Im Zusammenhang mit den obenerwähnten Abstraktionsprozessen er¬ gibt sich die Frage nach der Stellung der Mathematik innerhalb der Kybernetik, da von der Mathematik am ehesten die Bereitschaft und die Fähigkeit zur Abstraktion zu erwarten ist. Gleichzeitig verwendet die Kybernetik in weitem Maße mathematische Zeichen und Symbole. Unzweifelhaft ist die Mathematik als streng logische Wissenschaft von großer Bedeutung für die Kybernetik; jedoch die Kybernetik allein vom Standpunkt der Mathematik betrachten zu wollen, wäre für ihre Weiter¬ entwicklung genauso hinderlich, als würde sie allein von informations¬ theoretischer oder etwa von soziologischer oder ökonomischer Seite her interpretiert. Die bisherigen Erfolge der Kybernetik liegen hauptsächlich auf dem Gebiet der technischen Kybernetik. Dazu gehören insbesondere Fragen einer umfassenden Automatisierung und Fernsteuerung sowie die Ent¬ wicklung und Anwendung elektronischer Rechenautomaten. Mit dem Problem der Realisierung von Algorithmen, die den Funktionsablauf eines Steuerungssystems beschreiben, hatten wir bereits vorhin eine Bild 4 Sowjetische „ Schildkröte “ Verbindung zwischen Kybernetik und moderner Rechentechnik herge¬ stellt. Andererseits bezeichnet man die Systeme oder Mechanismen, in denen Signale eine Rolle spielen, die Information aufnehmen und ver¬ arbeiten, als kybernetische Systeme. Demzufolge ist aber ein elektroni¬ scher Rechenautomat selbst ein kybernetisches System, im Gegensatz beispielsweise zur Dampfmaschine, die eine energetische Maschine dar¬ stellt. Die Entwicklung der Kybernetik ist sehr eng mit der Entwicklung der elektronischen Rechentechnik verbunden. Ihre Entwicklung begann etwa gleichzeitig und ging auf beiden Gebieten stürmisch voran. Dabei zeigten sich viele gemeinsame Aspekte. Nachdem 1944 unter der Leitung von Aiken der erste Rechenautomat mit einem Speicher entwickelt worden war, der die Bezeichnung „Mark I“ trug, ergaben sich sehr bald Schwierigkeiten mit den Relaisschaltungen. Es zeigte sich aber, daß sich diese Schaltungen mathematisch erfassen lassen: Claude Shannon baute die Boolesche Algebra zur Schaltalgebra für die Synthese von Relais- Kontaktschaltungen aus. Dieser neue Gesichtspunkt, die Anwendung der mathematischen Logistik, die früher von rein theoretischer Bedeu¬ tung war, hatte auch grundsätzliche Bedeutung für die Kybernetik. Weiterhin zeigten sich die verschiedensten Analogien zwischen Rechen¬ maschinen und lebenden Organismen, die für die Kybernetik von großem Interesse waren. Durch das Abtasten von Lochstreifen oder Lochkarten durch Stahlbürsten, die in einem Stromkreis liegen, wird ein Stromkreis geschlossen, falls eine Bürste ein Loch trifft. In diesem Fall entsteht ein Stromstoß, der der Reaktion des Nervensystems entspricht, wenn der Mensch einen Gegenstand abtastet. Es ergaben sich ferner funktionelle Ähnlichkeiten zwischen den Rechenmaschinen und dem Gehirn. Aller¬ dings sei darauf hingewiesen, daß zwischen den jeweiligen Bausteinen, den Elektronenröhren und den Neuronen, quantitativ gewaltige Unter¬ schiede bestehen, die sich auch in qualitativer Hinsicht auswirken. Neben Ein- und Ausgabe sind die wichtigsten Bestandteile eines Rechen¬ automaten das Steuerwerk, das Rechenwerk (in dem eine bestimmte An¬ zahl von arithmetischen und logischen Operationen ausgeführt werden kann) und der Speicher des Automaten, auch als „Gedächtnis“ bezeich¬ net (in dem Zahlen und Befehle aufbewahrt werden können). In Bild 5 sind die zwischen diesen Hauptbestandteilen eines Automaten bestehen¬ den Zusammenhänge schematisch dargestellt. Bestimmte Kennzeichen, die Auskunft über die Güte und die Möglich¬ keiten eines Automaten geben, sind u.a. Rechengeschwindigkeit, Spei¬ cherkapazität und Zuverlässigkeit. Diese Dinge hängen hauptsächlich von jenem Zweig der Technik ab, der mehr und mehr an Bedeutung ge- gewinnt und der die weitere Entwicklung in starkem Maße bestimmen wird: von der Elektronik. Die heutigen Erfolge der technischen Kyber¬ netik beruhen in erster Linie auf den Erfolgen der Elektronik, die durch 176 Bild 5 Blockschema eines Digitalrechners die Herstellung schnell arbeitender, zuverlässiger Bauelemente gekenn¬ zeichnet sind. Die Elektronik bildet die Grundlage für die automatische Steuerung. Durch sie wird es in der Zukunft möglich sein, alle Abschnitte eines Produktionsprozesses durch ein einheitliches System automatisch zu steuern, indem die Arbeit des Menschen dabei durch kybernetische Ma¬ schinen ersetzt wird. Die Tätigkeit des Menschen wird infolgedessen mehr und mehr in den Bereich geistiger Tätigkeit verlagert. Im Zusam¬ menhang mit diesen Zielen sind der Elektronik heute große Aufgaben gestellt. Dazu gehören die weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit und die weitere Verringerung des Umfanges elektronischer Bauelemente (was mit der Anwendung von Halbleiterkristallen und magnetischen bzw. anderen kontaktlosen Elementen zusammenhängt). Noch größere Per¬ spektiven eröffnet in diesem Zusammenhang die Entwicklung der Mole¬ kularelektronik, durch die die Schaffung von Mikroschemata möglich wird. In einem solchen Mikroschema kommen auf einen Kubikzenti¬ meter etwa so viel Elemente, wie sie der Neuronendichte im mensch¬ lichen Gehirn nahezu entsprechen. Der Kybernetik sind in der heutigen Zeit große Aufgaben gestellt, doch sollte man von ihr keine Wunderdinge erwarten: Die Lösung der ge¬ stellten Aufgaben wird nicht auf geheimnisvolle Art und Weise vor sich gehen, sondern ist an reale Voraussetzungen geknüpft, wie sie beispiels¬ weise an Hand der Elektronik erläutert wurden: Die Automaten und Steuermechanismen, so modern und vollkommen sie auch sein mögen, sind letzten Endes immer ein Produkt menschlichen Geistes und helfen uns, die Arbeitsproduktivität zu erhöhen und unser Leben zu ver¬ schönern. 12 Elektronisches Jahrbuch 1965 VEB Werk für Fernsehelektronik Berlin-Oberschöneweide Ostendstraße 1-5 VEB Halbleiterwerk Frankfurt (Oder) Frankfurt (Oder) Markendorf VEB Gleichrichterwerk Großräschen Großräschen N 1 Fernruf 238-239 Peter Pfeiffer Da würde selbst Adam Ries staunen... Schon in einer recht frühen Phase der menschlichen Entwicklung be¬ nutzten die Menschen Hilfsmittel für ihre Berechnungen. Bereits im antiken Griechenland und in Rom wurde der Abakus, das Rechenbrett, verwendet. Durch seine Anwendung war es möglich, umfangreichere Rechnungen mit den „unhandlichen“ römischen Ziffern auszuführen. Aus diesem Rechenbrett entwickelte sich bald eine „Rechenmaschine“, die noch heute in einigen Ländern z.B. als Addiermaschine“ im Einzelhandel, bei uns aber nur noch in den unteren Schuljahren zum Rechnen verwendet wird. Dieses und andere Geräte sind eigentlich keine Rechen Maschinen, sondern vielmehr Rechen/?///^; mit ihrer Hilfe wurden die Ergebnisse der elementaren Rechenschritte in günstiger Form gespeichert. Sie verloren ihren ursprünglichen Wert, als man schriftlich rechnete. Erst im 18. Jahrhundert bauten dann die Mathematiker Leibniz und Pascal die ersten Geräte, die man zu Recht als Rechenmaschinen bezeichnen kann. Etwa zur gleichen Zeit wurde ein Gerät entwickelt, das eigentlich ebenfalls eine Rechenmaschine darstellt: der bekannte Rechenstab. Stellen wir die Rechenmaschinen von Leibniz und Pascal (ihr Prinzip finden wir in den modernen kleinen mechanischen Tischrechen- maschinen wieder) dem Rechenstab gegenüber, so finden wir außer der Tatsache, daß man mit beiden Geräten rechnen kann, keine Gemein¬ samkeiten. Ganz ähnlich verhält es sich mit den großen Rechen¬ automaten, die man gleichfalls in zwei sich stark voneinander unter¬ scheidende Gruppen einteilen kann. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Rechenstab und der Tischrechenmaschine besteht in der Art und Weise, wie in ihnen die Zahlen, mit denen sie rechnen sollen, dargestellt und verarbeitet werden. Der eine Typ - zu ihm gehören der Rechenstab, das Planimeter, auch verschiedene Meßinstrumente aus der Elektrotechnik (z.B. Wattmeter, direkt anzeigende cos-Messer u.a.) - verwendet zur Darstellung der Zahlen kontinuierliche physikalische oder geometrische Größen; die Rechenoperationen werden durch physikalische bzw. geometrische Gesetze verwirklicht. Derartige Geräte benutzen also die den entsprechenden Zahlen analogen Größen und rechnen mit Hilfe von Gesetzen, die den Verknüpfungs¬ gesetzen ebenfalls analog sind. Aus diesem Grund heißen sie Analogie¬ rechner oder Analogrechner. Überall dort, wo Aufgaben eines speziellen Typs zu lösen sind, werden Analogrechner mit Vorteil eingesetzt. So kann man beispielsweise mit Hilfe eines entsprechenden Analogrechners Bild 1 Römischer Handabakus 180 B ild 3 Tischrechenmaschine |iii i| 11 ii 111 ni mi iimTTTnfTmTTTTTi'm 11 niri rriTTTT 0 1-2 3 4 5 iiiii|iiii|im|iiiiiiiii|iiHiiiir|irinirii|nrriiriT]—> 9 TJ 71 12 13 14 .8 9 1 2 3r 4 S 6 7 - 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 8 9 1 2 3x 4 5 6 - 9 1 IC 234567892 7 8 9 1 3 * 45 2 3 4567891 5 6 7 8 9 1 IC D 9 1 1 234567892 wt 5 6 7 8 9 1 1 Stabkörper Schieber Stabkörper Läufer Bild 4 Abbildung eines Rechenstabes 181 Bild 5 Schaltung eines Analogrechners schwierige Differentialgleichungen oder Gleichungs- bzw. Ungleichungs¬ systeme mit vielen Unbekannten lösen. Sehr vorteilhaft ist es, daß Ana¬ logrechner mit relativ geringem Aufwand realisiert werden können; allerdings ist ihre Rechengenauigkeit nicht allzu hoch; sie liegt etwa in der Größenordnung von IO -2 bis 10~ 3 . Wie werden nun in derartigen Rechenanlagen die Zahlen dargestellt? In Analogrechnern werden sie - wie bereits oben erwähnt - durch eine physikalische bzw. geometrische Größe dargestellt; so am Rechenstab zum Beispiel durch eine Strecke. Bekanntlich erfolgt die Multiplikation zweier Zahlen auf dem Stab dadurch, daß man zwei Strecken, denen die Logarithmen der Strecken entsprechen, addiert. Bei anderen Analog¬ rechnern werden die Zahlen z.B. durch die Anzahl der Umdrehungen einer Welle, durch einen Winkel, durch eine Spannung, einen Strom oder durch andere Größen dargestellt. Wie ein Analogrechner im Prinzip aufgebaut ist und wie er funktioniert, zeigt das folgende einfache Beispiel: Es soll ein Analogrechner zur Lösung von Gleichungen des Typs ax + b = 0 konstruiert werden. Das ist mit Hilfe der in Bild 5 gezeigten Schaltung möglich. Sie zeigt Meßinstrumente, deren Zeiger in Mittellage ihre Ruhe¬ stellung haben und die entsprechend der Richtung des durchfließenden Stromes ausschlagen. Eines der Instrumente ist als Voltmeter, das andere als Amperemeter geschaltet, jedoch tragen beide Instrumente Skalen, die der Zahlen¬ geraden entsprechen. Den in der Schaltung enthaltenen veränderlichen Widerstand stellt man mit Hilfe einer Skala, die dem positiven Zahlen¬ strahl entspricht, ein. Für den eigentlichen Analogkreis (in der Skizze durch eine gestrichelte Linie umrahmt) gilt: U = R • I bzw. R • I — U = 0. 7 Diese Gleichung ist der gegebenen äquivalent. Also entspricht das gewählte R dem a, I entspricht der Variablen x, und U entspricht b. Der berechtigte Einwand, daß a in der gegebenen Gleichung auch 182 negativ sein kann, R jedoch in dieser Schaltung nicht, läßt sich leicht entkräften: Durch einfache Multiplikation der ganzen gegebenen Glei¬ chung mit — 1 erreicht man, daß der Koeffizient von x immer positiv ist. Mit unserer „Rechenmaschine“ arbeiten wir folgendermaßen: Den Widerstand R stellt man so ein, daß auf seiner Skala der Koeffizient a angezeigt wird. Mit Hilfe des Spannungsteilers wählen wir eine solche Spannung, daß auf der Skale des Spannungsmessers +b angezeigt wird. Nun kann man auf der Skale des Strommessers den Wert für x ablesen, der die gegebene Gleichung erfüllt. Mit diesem einfachen Gerät kann man bei entsprechender Wahl der Elemente und Skalen alle linearen Gleichungen ersten Grades mit einer Unbekannten lösen. Die in der Praxis benutzten Analogierechner sind viel komplizierter, denn sie haben wesentlich schwerere Aufgaben zu lösen. Aber sowohl in unserer „Rechenmaschine“ als auch in den großen Geräten werden die Zahlen im Prinzip auf die gleiche Weise wiedergegeben. Grundsätzlich unterscheidet sich davon die Darstellung der Zahlen im an¬ deren Rechenmaschinentyp. In unserem Beispielgerät, der kleinen Tisch¬ rechenmaschine (Sprossenrad-Rechenmaschine), werden die Grund¬ ziffern in jeder Dezimalstelle durch eine entsprechende Anzahl von Stiften (Sprossen) wiedergegeben. Diese Sprossen (jedes der Sprossen¬ räder hat 9 davon) sind auf dem Rad radial verschiebbar. Durch einen Bild 6 Teilansicht des Elektronenrechners ,,endim 2000 “ 183 Einstellring können die Sprossen einzeln nach außen verschoben werden. Will man also die Zahl 13 einstellen, so wird auf dem Sprossenrad, das den Zehnern zugeordnet ist, 1 Sprosse nach außen verschoben, während man auf dem Rad, das den Einern entspricht, 3 Sprossen nach außen schiebt. Bei allen anderen Maschinen dieses Typs werden die Zahlen ebenfalls durch diskrete Zustände, durch Schritte, wiedergegeben. Diese Rechengeräte werden als Ziffernrechner oder als Digitalrechner bezeichnet (digit - einstellige Zahl, Finger). Die großen und auch bekannten Rechenautomaten wie BESM, Ural, Oprema,Dl, ZRA1,ENIAC, MARC I, IBM u.a. sind digitale Rechen¬ automaten. In diesen Rechnern werden die Rechenoperationen mittels logistischer Verknüpfungen durchgeführt. Sie sind universell verwendbar; die mit ihnen erzielte Genauigkeit kann durch entsprechenden technischen Auf¬ wand beliebig erhöht werden. Allerdings sind derartige Maschinen dann sehr teuer. Es gibt nun große Rechenmaschinen, die in bezug auf die Darstellung von Zahlen ähnlich arbeiten wie unsere kleine Tischrechenmaschine; jedoch geschieht das verhältnismäßig langsam und erfordert einen hohen Aufwand. Der Grund dafür liegt darin, daß man für die Darstellung und Speicherung von nur einer Dezimalstelle 10 voneinander verschie¬ dene Zustände erzeugen und speichern muß. Das ist technisch durchaus möglich, aber in vielen Fällen wenig sinnvoll. Ein kurzer Rückblick in die Geschichte der Mathematik zeigt, daß unser Dezimalsystem, an das wir gewöhnt sind und das wir deshalb gewöhn¬ lich als einzig mögliches Zahlensystem betrachten, nur eines unter vielen anderen Zahlensystemen ist. Bekanntlich hatten die Mayas ein Zwan¬ zigersystem , das heißt, bei ihnen spielte die Zahl 20 (Anzahl der Finger und Zehen) eine ähnliche Rolle wie bei uns die Zahl 10 (Anzahl der Finger). Reste des babylonischen Sechzigersystems finden wir noch in unserer Zeiteinteilung und in der Winkelmessung. Aber auch in unserer Sprache gibt es noch Zahlenbezeichnungen, die beweisen, daß unsere Vorfahren nach einem Zwölfersystem rechneten (Dutzend, Schock). Der berühmte deutsche Philosoph und Mathematiker Leibniz hat, so¬ weit bekannt ist, als erster ein Zahlensystem beschrieben, das auf der Zahl 2 aufbaut. Dieses binäre , duale oder dyadische System hat für die Darstellung von Zahlen in den modernen Rechenautomaten beson¬ dere Bedeutung. Unser dekadisches Zahlensystem ist ein Stellenwertsystem, bei dem die Stellung einer Grundziffer in bezug auf das Komma zeigt, ob durch diese Grundziffer die Anzahl der Einer, Zehner, Hunderter, Zehntel, Hun¬ dertstel usw. angegeben wird. So bedeutet 6023,25 die Summe von 5 Hundertsteln, 2 Zehnteln, 3 Einern, 2 Zehnern,' 0 Hundertern und 6 Tausendern. Anders geschrieben: 6023,25 = 6 • 1000 + 0-100+2-10+3-l + 2- ^-+5-^; unter Verwendung der Potenzschreibweise: 6023,25 = 6 • 10 3 + 0 • 10 2 + 2 • 10 1 + 3 • 10° + 2 • 10- 1 + 5 • IO" 2 . Im dekadischen System ist also jede Zahl als Summe von Zehnerpotenzen dargestellt. Man kann aber auch in jedem anderen System jede Zahl als Summe von Potenzen der Zahl angeben, auf der das System aufbaut. Stellen wir also die Zahl 6023,25 im Dualsystem dar: 6023,25 = 1 • 4096 + 0 • 2048 + 1 * 1024 + 1-512 + 1 • 256 + 1 • 128 + 0 • 64 + 0 • 32 + 0 • 16 + 0- 8+1-4 + 1-2 + 1 • 1 + 0 • + 1 • £. 6023,25 = 1 • 2 12 + 0 • 2 11 + 1 • 2 10 + 1 • 2 9 + 1 • 2 8 + 1 • 2 7 + 0 • 2 6 + 0 • 2 5 + 0 • 2 4 + 0 • 2 3 + 1 • 2 2 + 1 • 2 1 + 1 • 2° + 0 • 2" 1 + 1 • 2~ 2 . Die Anzahl der Potenzen von 2 kann also 0 oder 1 sein. Die Darstellung von Zahlen im Dualsystem erfordert daher nur 2 unterschiedliche Zu¬ stände (im dekadischen System waren es 10). In elektrischen Kreisen sind diese 2 verschiedenen Zustände sehr leicht hergestellt, denn ent¬ weder fließt ein elektrischer Strom (1), oder es fließt keiner (0). Das ist auch der Grund, weshalb in den meisten großen Rechenautomaten die Zahlen im Dualsystem dargestellt werden. Ordnet man den verschiedenen Potenzen von 2 ähnlich wie im dekadischen System Stellenwerte zu, so kann man die (im dekadischen System geschriebene) Zahl 6023,25 im Dualsystem folgendermaßen schreiben: 1011110000111,01. Um Ver- 186 Wechslungen mit gleich aussehenden Zahlen des Dezimalsystems zu ver¬ meiden, schreibt man oft statt 1 ein L. Unsere Beispielzahl im Dual¬ system heißt dann: LOLLLLOOOOLLL,OL. In der maschinellen Rechen¬ technik bezeichnet man einen solchen Ausdruck (meist handelt es sich um eine Zahl) als ein Wort. Für die Genauigkeit eines Digitalrechners ist die Länge der Wörter bestimmend, die zu verarbeiten er in der Lage ist. Nicht nur das Rechenwerk eines n-stelligen Automaten, sondern auch die Speichereinrichtungen müssen in der Lage sein, n-stellige Wörter zu verarbeiten bzw. zu speichern. Werden die einzelnen Stellen eines Wortes gleichzeitig transportiert (d.h. jede der n Zellen, die zur Speicherung eines Wortes dienen, kann direkt mit der entsprechenden Stelle im Rechenwerk bzw. mit einer entsprechenden anderen Zelle des Speichers verbunden werden), so nennt man den Rechner eine Parallel¬ maschine. Werden die einzelnen Dualstellen über eine Leitung nach¬ einander transportiert, so wird dieser Rechner als Serienmaschine bezeichnet. Zu dem Vorteil der einfachen technischen Realisierung der Zahlen im Dualsystem kommt ein weiterer. Das Rechnen im Dualsystem ist viel einfacher als im dekadischen System. Für die Addition zweier Dualzahlen gelten folgende Regeln: 0+0 = 0; L+ 0= L; 0 + L = L; L+L = L0. Für die bei der Addition L + L auftretende zweistellige Dualziffer gelten die gleichen Regeln wie im dekadischen System bei einem Ad¬ ditionsergebnis, das größer ist als 9. Man schreibt die letzte Stelle hin und überträgt die erste Ziffer auf die vorangehende Stelle. Beispiel: 372 + 144 + 416 + 1_(Übertrag) + 516 - + + _L L0LLL0L00 L00L0000 LLLL00L00 L LLL000L00 L LLO 0 00L00 L L00000L00 L L000000L00 (Übertrag) (Übertrag) (Übertrag) (Übertrag) 187 Elektronisches Rechnen und Regeln Die beiden ersten Bände dieser Reihe stellen gemein¬ sam die theoretischen Grundlagen und die physikalisch¬ technischen Hilfsmittel für die Technik und Nachrich¬ tenverarbeitung und der Automatisierung sowie für ky¬ bernetische Untersuchungen dar. Im dritten Band wird der gesamte Komplex der Nachrichtenübertragung über gestörte Übertragungskanäle statistisch beschrieben. Die Reihe wird in unregelmäßiger Folge fortgesetzt. Bisher erschienen: Band I Ziffernrechenautomaten Von Prof. Dr. WILHELM KÄMMERER 3. Auflage • 1963 • X,403 Seiten • 208 Abbildungen Kunstleder MDN 34,- Band II Elektronische Analogieanlagen Von Prof. Dr. HELMUT WINKLER 2. Auflage • 1963 • X, 242 Seiten • 172 Abbildungen Kunstleder MDN 29.- Band III Informationstheorie Einführung in die statistische Theorie der elektrischen Nachrichtenübertragung Von Dr.-Ing. PETER FEY 1963 • VIII, 217 Seiten • 96 Abbildungen • 16 Tabellen Kunstleder MDN 27.- Bestellungen durch eine Buchhandlung erbeten Über weitere Bände der gleichen Fachrichtung unter¬ richtet ein Sammelverzeichnis Kybernetik, das auf Wunsch vom Verlag unverbindlich geliefert wird. AKADEMIE-VERLAG • BERLIN Leipziger Straße 3-4 Fernruf 22 0441 Sammelnr. Die Rechnung wirkt sehr umständlich, weil die sonst im Kopf vorge¬ nommene Addition des Übertrags ausführlich dargestellt wurde. Ebenso einfach wie die Addition ist die Multiplikation im Dualsystem. Es gelten die folgenden Regeln: 0-0 = 0; L • 0 = 0; 0 • L = 0; L • L = L. Die Multiplikation erfolgt unter Benutzung dieser Regeln wie im Dezimalsystem. Beispiel: 216-68 LL0 LL000 • L000L00 1728 0 1296 0 14688 LL0LL000 = 0 0 0 LL0LL000 LLLO 0 LO LLO 0 000 Rechnet man das Ergebnis aus dem Dualsystem wieder zurück in das dekadische System, so erhält man ebenfalls 14688. Subtraktion und Division werden analog ausgeführt. Subtraktionen führt man häufig auf die Addition einer Zahl zurück, die als das Komple¬ ment des Subtrahenden bezeichnet wird. Durch das Vorsetzen von Nullen vor die erste Stellenzahl von Minuend und Subtrahend erreicht man, daß alle Stellen im Maschinenwort besetzt sind. Sodann wird in allen Stellen des Subtrahenden 0 durch L und L durch 0 ersetzt. Zur letzten Stelle addiert man L. Das auf diese Weise erhaltene Komplement addiert man zum Minuenden. Das Ergebnis ist die geforderte Differenz. Im folgenden Beispiel wird ein Maschinenwort von 9 Stellen angenom¬ men. Beispiel: 312= LO 0 LLL000 = LO 0 LLL000 = L00 LLLO 0 0 -248 = - LLLLL000 = — 0LLLLL000 = +L00000LLL +L 64 = 0L000000 = 00L000000 Bei diesem Verfahren entsteht eine zehnte Stelle, die von der Maschine aber weggelassen wird. Für das manuelle Rechnen bietet dieses Ver¬ fahren keinen Vorteil; für das maschinelle Rechnen jedoch hat es Be- 189 deutung, da durch seine Anwendung die Rechenoperation „Subtra¬ hieren“ nicht programmiert zu werden braucht. Die bisher betrachtete Darstellung von Zahlen in Digitalrechnern nennt man „rein“dual. Viele Rechenautomaten verwenden dagegen sogenannte gemischte Zahlensysteme. Fast alle derartigen Systeme behalten das Stellenwertsystem des dekadischen Systems, verschlüsseln aber die Grundziffern dual. Zur Darstellung der 10 Grundziffern, 0,1, 2,3,4,5, 6,7,8,9, verwendet man vierstellige Dualzahlen, sogenannte Tetraden: 0 = 0000; 1 = 000L; 2 = 00L0; 3 = OOLL; 4 = 0L00; 5 = OLOL; 6 = OLLO; 7=OLLL; 8 = L000; 9 = LOOL. Die Tetradendarstellung der Zahl 7835 lautet dann: OLLL L000 OOLL OLOL. Den Nachteil dieser Darstellung, der darin besteht, daß ein Übertrag im Dezimalsystem nicht in jedem Falle einen Übertrag im dual ver¬ schlüsselten Tetradensystem zur Folge hat, vermeidet man in der so¬ genannten Dreier-Exzeß-Verschlüsselung. Man erhält sie aus der Tetradenverschlüsselung dadurch, daß man zu jeder Tetrade OOLL addiert. In Dreier-Exzeß-Verschlüsselung heißt die Zahl 7835 dann: LOLO LOLL OLLO L000. Beim Rechnen mit im Dreier- Exzeß-System verschlüsselten Zahlen sind gewisse Regeln zu beachten, die aber hier nicht näher erläutert werden sollen. Neben dem Dreier- Exzeß-System gibt es eine Reihe weiterer gemischter Systeme, deren Verwendung einerseits bestimmte Vorteile mit sich bringt, andererseits aber die Beachtung gewisser Sonderregeln erfordert. Neben der Angabe der Folge von Grundziffern benötigt man zur Dar¬ stellung einer Zahl in einem Digitalrechner auch ihr Vorzeichen sowie die Stellung des Dezimal- bzw. Dualkommas. Viele Maschinen ver¬ wenden die erste Stelle des Maschinenwortes zur Angabe des Vorzeichens. Häufig wird das positive Vorzeichen durch eine 0 an dieser Stelle ange¬ geben. Die Realisierung des Kommas und ihre Auswirkungen auf das Rechnen mit dieser Maschine bilden einen besonderen Problemkreis, den wir aber nicht erörtern wollen. Physik Zwei tragen ein offenes Chassis. Darauf neben anderen Dingen eine Bildröhre. Diese hat man mit Leukoplast bandagiert, um die Implosionsgefahr zu ver¬ ringern. Kam ein Wanderer des Wegs und fragte: „Ist denn das dicht genug, hält da das Vakuum?” 190 i Rolf Anders Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen Das elektrische Messen nichtelektrischer Größen bietet gegenüber den herkömmlichen mechanischen Meßverfahren erhebliche Vorteile. So kann zum Beispiel beim elektrischen Messen die Meßgenauigkeit sehr hochgetrieben werden. Weiterhin ist es möglich, die verschiedensten Messungen praktisch trägheitslos durchzuführen. Ein weiterer Vorteil solcher Messungen besteht darin, daß man die elektrische Meßgröße als Steuer- oder Regelsignal ausnutzen kann. Dieser Faktor gewinnt besonders bei der Kontrolle des Arbeitsgegenstandes an Maschinen und bei ihrer Steuerung große Bedeutung. Als Nachteil dieser elek¬ trischen Meßanlagen ist der große Geräteaufwand anzusehen. Man wird also solche Anlagen nur dort einsetzen, wo die Notwendigkeit dazu besteht. Die Meßanlage besteht meist aus folgenden Geräten: 1. Meßwert Umformer Der Meßwertumformer hat, wie schon sein Name sagt, die Aufgabe, eine mechanische Komponente in ein elektrisches Signal umzuwandeln bzw. eine elektrische Größe zu beeinflussen. 2. Verstärker Da das Signal des Meßwertumformers meist sehr klein ist, wird für viele Anwendungsfälle noch eine entsprechende Verstärkung notwendig. Die Anforderungen an solche Verstärker sind recht unterschiedlich. % « 3. Stromversorgung An die Stromversorgung solcher Anlagen werden mitunter sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Stabilität gestellt. Ein Einsatz von elektronisch stabilisierten Netzgeräten ist oft erforderlich. 191 4. Anzeigeeiwichtung Je nach Notwendigkeit wird die aus mechanischen Vorgängen gewonnene elektrische Größe nach eventuell erfolgter Verstärkung an einem Instru¬ ment angezeigt oder zum Zwecke der späteren Auswertung mit einem Registriergerät aufgezeichnet. Die hauptsächlichsten physikalischen Größen, die mittels elektrischer Messungen in der Praxis ermittelt werden, sind: Länge und Dicken Beschleunigungen Kräfte Lichtmessungen Geschwindigkeiten Temperaturmessungen Darüber hinaus gibt es besonders auf dem Gebiete der Chemie interes¬ sante Meßanordnungen, die jedoch vielfach auf die obengenannten Grundgrößen zurückgeführt werden können, oder es handelt sich um die Ausnutzung chemischer Größen. Längen- und Dickenmessungen Unter den Begriff der Längenmessung fallen Dickenmessungen, Füll¬ höhenmessungen, Schichtdickenmessungen und ähnliches. Ausge¬ klammert seien jedoch im vorliegenden Falle die Messungen von größeren Strecken. Diese Größen werden von der Funkmeßtechnik (Radar) erfaßt. Das gleiche gilt für die Dickenmessung mittels Impuls¬ verfahren. Längen- und Dickenmessungen werden in den meisten Fällen mit induktiven Meßwertumformern vorgenommen. Prinzip der Mes¬ sung: Das zu messende Materialstück wird von einem Fühler abgetastet, dessen verlängerter Teil aus weichem Stahl besteht und magnetisch gesättigt ist. Der verlängerte Fühler taucht in ein Kunststoffrohr, auf das eine Spule aufgewickelt ist. Je nach Stärke des Materials taucht der verlängerte Teil des Fühlhebels mehr oder weniger tief in die Spule ein. Eine zweite auf dem Kunststoffrohr aufgebrachte Spule dient der Temperaturkompensation. Beide Spulen liegen in einer Brückenschal¬ tung, die mit 50 Hz gespeist wird. Für Messungen besonders kleiner Abweichungen in der Größenordnung von ± 1 mm werden solche Meßwertwandler oft mit Differentialspulen ausgerüstet und mit einer höheren Trägerfrequenz gespeist (etwa 10 kHz). Derartige Einrichtungen zeigen keinen Absolutwert, sondern nur Ab- 192 weichungen von einem Sollwert an. Die Anzeige erfolgt proportional zur Tauchtiefe des Fühlhebels. Dickenmessungen lassen sich auch mittelsVeränderung eines Differential¬ drehkondensators durchführen. An Stelle der Spulen liegen hierbei 2 Kondensatoren in einer Brückenschaltung. Einer der Kondensatoren ist als Differentialdrehko ausgebildet und wird von einem Fühlhebel gesteuert. Dieses Pri nzi p findet z.B. beim kapazitiven Mikrometer Anwendung. Zur Kontrolle von Folien und anderen unmagnetischen Materialien dient auch das Wirbelstromverfahren. Hierbei erfolgt die Messung berührungslos. Das geschieht, indem man das Material zwischen der Primärspule S1 (Bild 1) und Sekundärspule S2 hindurchführt. Die Sekundärspannung von S2 wird verstärkt, gleichgerichtet und am Instrument angezeigt. U2 ist weitgehend von der Wirbelstrombildung im Meßobjekt abhängig. Gerade für Dickenmessungen bestehen eine Reihe verschiedener Möglichkeiten, die jedoch auf das gleiche Prinzip oder auf ähnliche zurückgehen. Das Messen von Kräften In diesem Abschnitt sollen alle Messungen zusammengefaßt werden, die üblich sind, um Kräfte aller Art, wie Zug, Druck und Spannung, zu messen. Für kleine Kräfte genügt als Meßwertumformer bereits eine Säule aus Kunstkohleplättchen.auf die die Kraftkomponenteeinwirkt. In Abhängig¬ keit vom Betrag der Kraft ändert die Kohlesäule ihren Innenwiderstand (entsprechend dem Prinzip des Kohlemikrofons!). In einer entsprechen¬ den Schaltung kann diese Widerstandsänderung elektrisch ausgenutzt werden. Man verwendet das Prinzip nicht allzu häufig, da es zu Unstabi¬ litäten neigt. Kapazitive Meßwertumformer werden oft als Kraftmeßdosen eingesetzt. Hierbei bewirkt die Kraft eine Veränderung des Abstandes zweier Kondensatorplatten. Auch der Einsatz von induktiven Kraftmeßdosen ist üblich. Hierbei treten dann an Stelle der Kondensatorplatten Spulen, die ebenso wie die Kondensatorplatten meist in einer Brückenanord¬ nung Verwendung finden. Die Brücken werden mit Frequenzen von 1 kHz bis 50 kHz gespeist. Aus der Fülle der Möglichkeiten heben sich speziell 2 Verfahren ab, die in den letzten Jahren besonders große Bedeutung erlangten: das piezoelektrische Meßverfahren und das Dehnurigsmeßverfahren Be¬ lastet man Kristalle, wie Quarz und Turmalin, in bestimmten Rich¬ tungen mit einer Kraft P, so treten elektrische Ladungen auf, die der Kraft proportional und je nach Kraftrichtung vorzeichenbehaftet sind. 193 13 Elektronisches Jahrbuch 1965 Si‘ S 2 = Dehnungsmeßstreifen Bild 2 Gleichstrom - Dehnungsmeßbrücke Die am Quarz auftretende Spannung U kann beträchtliche Größen annehmen. So liefert z.B. ein Quarzwürfel von 1 cm Kantenlänge eine Spannung von 56 V/kp. Durch die nachgeschaltete Eingangskapazität des notwendigen Verstärkers sinkt jedoch U wesentlich herab, so daß praktisch nicht mehr als 0,3 V/kp zur Verfügung stehen. Schaltet man mehrere solcher Quarze elektrisch hintereinander, so addieren sich ihre Spannungen. Besonders zur Untersuchung von Schwingungen an Maschinenteilen ist die Verwendung von Quarzen als Meßwertumformer zu empfehlen. Es können Meßfrequenzen von 20 kHz und mehr benutzt werden. Auch für statische Messungen ist der Einsatz von Quarzen möglich. Allerdings muß die Eingangsstufe des nachgeschalteten Verstärkers mit einem Eingangswiderstand von etwa 10 13 Ohm ausgerüstet sein (Elektro¬ meterröhre). Die Verwendung von hochwertigem Kabel und Parallel¬ kondensatoren mit bestem Dielektrikum ist unerläßlich. Aus ökono- \ mischen Gründen gibt man jedoch meist dem Dehnungsmeßverfahren den Vorzug. Beim Dehnungsmeßverfahren besteht der Meßwertumformer aus einem Stück Papier oder einer Folie, in die ein dünner Konstantandraht einge¬ klebt ist. Sein Widerstand liegt bei 150 bis 300 Ohm. Die Geber werden als „Dehnungsstreifen“ gehandelt. Prinzip der Messung: Ein Dehnungsmeßstreifen wird auf das zu unter¬ suchende Material (Krafteinwirkung!) geklebt, ein zweiter auf das gleiche Material, jedoch an eine mechanisch neutrale Stelle. Beide Streifen liegen in einer Brückenschaltung. Während bei temperatur- Kapazitive Halbbrücke Dehnungs¬ me߬ streiten Phasenempfindlicher Gleichrichter > = -W- = > NF-Verstärker Gleichstrom Verstärker Symmetrie - obgleich NFGenerator Bild 3 Prinzipschaltbild einer Trägerfrequenz¬ dehnungsmeßbrücke 194 bedingten Änderungen des Trägermaterials sich beide Widerstandswerte der Dehnungsmeßstreifen verändern, ändert sich beim Einwirken einer Kraft auf das Trägermaterial von S1 nur dessen Widerstand. Bei Brücken¬ gleichgewicht bleibt also bei Temperaturänderungen der Brücken¬ querstrom gleich 0. Er steigt jedoch bei mechanischer Last an S1 an. Derartige Meßwandler können mit Gleichspannung nach Bild 2 oder mit einer NF-Spannung nach Bild 3 betrieben werden. Die Meßwert¬ anzeige erfolgt in proportionaler Abhängigkeit zur angreifenden Kraft. Mit dieser Anordnung lassen sich Dehnungen, Stauchungen, Span¬ nungen, Schwingungen und andere Kraftkomponenten messen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist der niedrige Preis der Dehnungsmeßstreifen. Allerdings können diese Streifen nur einmal verwendet werden. Geschwindigkeitsmessungen Geschwindigkeiten schnell bewegter Körper lassen sich relativ einfach messen. Die einfachste Art ist die, daß man den Körper 2 Lichtschran¬ ken passieren läßt. Die erste Schranke löst beim Durchgang des Körpers eine elektrische Stoppuhr aus, die beim Durchgang des Körpers durch die zweite Schranke wieder gestoppt wird. Aus der Meßstrecke zwischen den Lichtschranken und der gestoppten Zeit läßt sich die mittlere Geschwindigkeit v m errechnen. Will man die absolute Geschwindigkeit v ermitteln, so müssen die Lichtschranken in sehr kurzer Entfernung von¬ einander stehen, so daß die Beschleunigung des Objektes innerhalb der Meßstrecke als vernachlässigbar klein angesehen werden kann. Zur Zeit¬ messung können dann allerdings keine mechanischen Uhren benutzt werden. Hier ist die Verwendung von elektronischen Zähleinrichtungen notwendig (siehe Bild 4). Die Geschwindigkeit kleiner, schnell bewegter Körper (Geschosse) wird mittels Stroboskopblitzgeräten in Verbindung mit schnellaufenden Zeitlupenkameras gemessen. Bild 4 Elektronische Kurzzeitmeßeinrichtung 195 Beschleunigungsmessungen Als Meßwertumformer für Beschleunigungsmessungen dienen meist Differentialanordnungen nach Bild 5 oder ein Verfahren nach Bild 6. Je nach Beschleunigung taucht die Kernmasse entsprechend tief in die Spulen ein. In Bild 5 wird entsprechend der Eintauchtiefe das Brücken¬ gleichgewicht verstimmt, bei der Schaltung nach Bild 6 die Frequenz eines Oszillators und somit der Ausgangsstrom der Meßanordnung bestimmt. Beschleunigungsmesser lassen sich jedoch auch mit Quarzen oder Dehnungsmeßstreifen auf bauen. Prinzip-Schaltung Bild 5 Beschleunigungsgeber mit Differentialspulen Kem Feder 0 mechanischer Aufbau Bild 6 Beschleunigungsgeber mit verstimmbarem Oszillator Spule Rahmen -Feder Prinzip-Schaltbild 196 Lichtmessungen Fotoelemente als Meßwertumformer sind vom elektrischen Belichtungs¬ messer her bekannt. Bei entsprechender Beleuchtung lassen sich mit einem Selenfotoelement Spannungen bis 500 mV im Leerlauf erzeugen. Wird das Element mit einem Widerstand abgeschlossen, so fließt ein Fotostrom nach der Beziehung _ U/Leerlauf Ri+Ra Der Nachteil des Selenelementes ist eine relativ große Trägheit. Für Meßzwecke werden weitgehend gasgefüllte oder Vakuum-Fotozellen eingesetzt. Die Zellen arbeiten praktisch trägheitslos, benötigen jedoch eine relativ hohe Betriebsspannung. Der Fotostrom ist sehr gering. Fotowiderstände ändern bei Beleuchtung ihren inneren Widerstand (Automatik am Fernsehempfänger). Als Meßwertumwandler sind sie genau wie Fotodioden und Fototransistoren ungeeignet. Temperaturmessungen Als Meßwertumformer bei Temperaturmessungen dienen verschiedene Systeme. Am verbreitetsten sind NTC-Widerstände (Halbleiterwerkstoff). Sie besitzen mitunter einen recht hohen Temperaturkoeffizienten, so daß sich auch die geringsten Temperaturschwankungen erfassen lassen. Wegen seines relativ hohen Innenwiderstandes können die Widerstände in großer Entfernung vom Meßgerät angeordnet werden. Die Wider¬ stände kommen vielfach in einfacher Brückenschaltung (Bild 7) oder in einfachen Verstärkerschaltungen zur Verwendung (Bild 8). Platin- T0 wenn R 1 -R 3 - • R ^ Bild 7 Temperaturmeßgerät mit NTC- Widerständen Bild 8 Temperaturmeßgerät mit NTC-Widerständen und Transistoren widerstände als Umformer können bei Temperaturen von — 260 °C bis +1000 °C eingesetzt werden und dienen meist wissenschaftlichen Unter¬ suchungen. Anders wie die geschilderten Meßwiderstände arbeiten die Thermoelemente. Beim Thermoelement findet eine direkte Energie¬ umformung statt. Thermoelemente werden in vielen Bauformen auf den verschiedensten Gebieten der Technik benutzt. Wenn auch in diesem Beitrag nur einige elektrische Meßmöglichkeiten von physikalischen Größen angedeutet werden konnten, so läßt sich doch die große Bedeutung der Elektronik auf dem Gebiete der Mecha¬ nik erkennen. Zum Nachdenken ® Wie kann man über ein zweipoliges Kabel mit weiterenBauelementen, jedoch ohne Relais, 2 Glühlampen wahlweise aus- und einschalten oder beide zugleich leuchten lassen? Es steht Netzwechselstrom zur Verfügung. Erde als dritter Leiter scheidet aus. Lösung siehe S. 214. ® Das Bild zeigt eine Einweg-Gleichrichter-Schaltung mit Ladekon¬ densator. Die effektive Sekundärspannung des Transformators U Tr beträgt 240 V. Wie hoch ist die Spannung, die maximal am Gleichrichter auftreten kann? Lösung siehe S.251. 198 „Geschwister“ Bionik und Elektronik Im Jahre 1961 tauchte zum ersten Mal die Bezeichnung Bionik auf, nachdem in Stockholm eine Tagung von Wissenschaftlern der Biologie und der Elektronik stattgefunden hatte. Es ging also auf dieser Kon¬ ferenz um Probleme der Elektronik im Bereich der Biologie. Mit Hilfe der Elektronik und mit dem Ergründen elektronischer Vorgänge in der Biologie werden von Jahr zu Jahr mehr biologische Probleme gelöst. Ein geradezu klassisches Beispiel der Bionik war die Lösung der Frage: Wie gelingt es Fledermäusen bei ihrem Flug in stockdunkler Nacht, jegliches Hindernis zu umfliegen und so winzige Beutetiere, wie zum Beispiel Mücken, zu erkennen und zu fangen? Weitere Fragen, wie beispielsweise die der Orientierung der Brieftauben usw., gehören in das Gebiet der Bionik. Bei der Behandlung der Sinnesphysiologie der Tiere stößt man immer wieder auf Vergleiche mit modernen technischen Errungenschaften des Menschen auf dem Gebiet der Elektronik, soweit nicht gar biologische Erkenntnisse Vorbild waren für komplizierte technische Geräte, wie etwa bei der Hydroakustik. Aus diesbezüglichen Tatsachen in der Bio¬ logie kann mit einiger Sicherheit geschlossen werden, daß in der Tier¬ welt und eventuell auch auf einigen Gebieten der Pflanzenwelt ein in seiner Präzision von Menschen wohl kaum erreichbares Nachrichten- und Ortungswesen vorhanden ist. Um die Vorgänge in der Bionik besser zu verstehen, soll folgende Betrachtung vorweggenommen werden: Die Grundgesetze der Physik haben Gültigkeit im gesamten Uni¬ versum. Physikalische Kräfte wirken sowohl im Makrokosmos als auch im Mikrokosmos. In der Skala von Eigenschaften der Wassermoleküle bis zu denen der Sternenwelt liegt ein unvorstellbares Spektrum sinn¬ voller Mechanismen, zu denen auch die komplizierten Einrichtungen lebender Körper (Mensch, Tier, Pflanze) gehören. Um derart kompli¬ zierte Einrichtungen zu ergründen, ist eine Zusammenarbeit verschie¬ dener Disziplinen der Naturwissenschaft unumgänglich. An einigen 199 I Beispielen aus der Tierwelt sollen die Wirkungsweise und der Gebrauch elektronischer Hilfsmittel erläutert werden. Die drei Hauptanwendungs¬ gebiete bei Tieren sind die Orientierung, die Jagd und die Verteidigung. Sehr interessant ist bei dieser Betrachtung, daß die Beutetiere (die elektronisch geortet und gejagt werden) in den bisher bekannten Fällen auch über elektronische Warneinrichtungen verfügen. Diese Tatsache wird besonders deutlich bei den Motten. Wohl alle Tiere reagieren auf elektrische Reize. Kleinere elektrische Potentialdifferenzen wirken sich bei Fischen als Reize aus. Bei größeren elektrischen Potentialdifferenzen treten starke Lähmungen des Nervensystems und der Muskulatur auf. Dieser Umstand bildet geradezu die Grundlage für die lebensnotwendige Jagd des Zitteraals. Bei ruhiger Lage auf dem Meeresboden werden keine elektrischen Entladungen festgestellt. Erhebt sich der Zitteraal jedoch und schwimmt im Wasser umher, so werden vom hinteren Körperende laufend Impulse von 50 V mit einer Frequenz von 50 Hz ausgesandt. Diese vom Schwanzende ausgestrahlten Impulse breiten sich kreisför¬ mig nach allen Richtungen aus. Sie dienen zur Orientierung und zur Ortung der Jagdbeute; denn der Zitteraal verfügt über kein Seh¬ vermögen, da seine Augen mit einer dünnen Schutzschicht überzogen sind. Die von toten Gegenständen oder lebenden Körpern reflektierten Impulse kehren zum Zitteraal zurück. Eine Reihe kleiner Grübchen und Erhebungen an beiden Seiten des Kopfendes wirken als Empfänger für die reflektierten Impulse. Durch Drehung seines Kopfes ist der Zitteraal in der Lage, Richtung und Art der angepeilten Körper genau zu ermitteln. Es ist ihm sogar möglich festzustellen, ob das Echo von lebenden Tieren oder toten Gegenständen reflektiert wurde. Nach der Wahrnehmung eines Beutetieres wird die Hauptbatterie von 600 V mit einer Stromstärke von 1 A entladen. Dieser Stoß reicht aus, um die Beute zu lähmen. Es wurde festgestellt, daß die reflektierten Impulse bei der Ortung noch aus einer Entfernung von 30 m vom Zitteraal wahrgenommen werden können. Untersuchungen mit Tiefseefischen haben ergeben, daß sich bei ihnen Veränderungen eines elektrischen Spannungsfeldes auswirken. Wahr- 200 scheinlich wird ein Spannungsfeld, das der Fisch um sich „aufbaut", dazu benutzt, die sich dem Tier nähernden Feinde vom Leibe zu halten und sich in der Finsternis der Tiefsee zu orientieren. Bei mehreren Schlangenarten wurde festgestellt, daß diese auf Infrarotstrahlen rea¬ gieren. Für den Menschen weit weniger schwierig zu erkennen war die Navi¬ gation einiger Tiere mit Hilfe des Ultraschalls. Im Jahre 1793 begann der italienische Wissenschaftler Lazzaro Spallanzani sich dafür zu interes¬ sieren, wie es verschiedenen Tieren möglich ist, sich in völliger Dunkel¬ heit zu orientieren. Die Theorie, daß sich die Eulen mit Hilfe ihrer großen Augen zurechtfinden, traf bei den Fledermäusen nicht zu. Selbst geblendete Fledermäuse jagten nach winzigen Mücken in einem mit Hindernissen, wie Drähten von 0,17 mm Stärke, ausgerüsteten Raum. Das Ergebnis seiner Arbeit war die Feststellung, daß Fledermäuse zwar ohne Augen leben können, daß aber eine Beeinträchtigung ihres Gehör¬ ganges zu ernsten Folgen führt: Die Fledermäuse verhungern, da sie nicht mehr in der Lage sind, Beute zu jagen. Für die damalige Zeit galt es als absolut sicher, daß Fledermäuse keine Laute von sich geben. Wo viele Fledermäuse jagten, sei absolute Stille. Erst 1939, nachdem es gelungen war, elektronische Meßgeräte zu bauen, die oberhalb der menschlichen Hörgrenze liegende Töne registrierten, stellte man fest, daß dort, wo Fledermäuse jagen, absolut keine Ruhe herrscht. Wäh¬ rend des zweiten Weltkrieges wurdedieForderungnachhydroakustischen Anlagen zur Ortung von Unterseebooten immer stärker. Man arbeitete in allen Ländern sehr intensiv an der Echoortung. Die Jagdweise der Fledermäuse und speziell die der Tümmler wurde auf das genaueste erforscht. Nachdem die Unterwasser-Horchgeräte genügend verfeinert worden waren, konnte man eine Vielzahl von Geräuschen unter Wasser feststellen, die den Meeresbewohnern zur Verständigung oder zur Ortung dienen. Doch nyn noch einmal zurück zur Fledermaus. Die Nahrung der in Europa und Nordamerika beheimateten gewöhnlichen braunen Fieder- mäuse besteht aus Insekten, denen sie in gekonntem und kurvenreichem Flug nachstellen. Motten, Mücken und Käfer werden mit ausgestoßenen kurzen Schallimpulsen von wenigen Millisekunden Dauer geortet. Jeder einzelne „Schrei“ der Fledermaus beginnt mit sehr hohen Fre¬ quenzen und fällt innerhalb dieser kurzen Zeit sehr tief ab. Die Fre¬ quenz liegt je nach Fledermausart bei etwa 90 kHz und endet bei 45 kHz. Bei der Kürze des Lautes (annähernd 2 Millisekunden) bedeutet das einen sehr schnellen Frequenzwechsel. In diesen 2 Millisekunden wird ein Frequenzbereich überstrichen, der doppelt so groß ist wie der gesamte menschliche Hörbereich. Ein Schrei umfaßt etwa 50 Schall¬ wellen, von denen keine Welle einer zweiten entspricht. Solche Laute werden als Zirpen bezeichnet. Es handelt sich hierbei um einen frequenz¬ modulierten Schallimpuls. Andere Fledermausarten, z.B. die Hufeisennase, bedienen sich länger anhaltender Richtstrahlungen. Erst in der Zeit nach dem 2. Weltkrieg wurde das Prinzip der frequenz¬ modulierten Impulse von Menschen als verbessertes Radar-Ortungs¬ verfahren eingesetzt - die Fledermäuse tun das gleiche schon immer. Die modernen Radaranlagen mit „Impulskompression“ - so lautet der exakte Name des Verfahrens - haben größere Reichweite und bessere Entfernungsauflösung als die herkömmlichen Impuls-Radargeräte. Sie werden im englischen Schrifttum auch lautmalend als „Chirp-Radar- Geräte“ bezeichnet. Die Tatsache, daß Fledermäuse Räume durchfliegen, in denen viele sehr dünne Drähte kreuz und quer gespannt sind, sagt aus, daß die Echo-Ortung der Fledermäuse kein unbeholfenes Tasten, sondern eine vollkommene Orientierungsmethode darstellt. Erstaunlich ist weiterhin, daß Tiere, die sich mit der Echo-Ortung orientieren, aus der Vielzahl der Geräusche ihre eigenen Echos erkennen. Eindrucksvolle Beispiele der Unterwasserortung vermitteln die Tümmler. Sie sind mit Hilfe ihrer Echo-Ortung in der Lage, lebende Fische von toten zu unter¬ scheiden. Die Möglichkeit, sich mit Ultraschallimpulsen zu orientieren, beschränkt sich nun keineswegs nur auf die Jagd. Die Motte, ein von der Fleder¬ maus gern gejagtes Tier, ist ihrerseits in der Lage, zu registrieren, ob sie von Impulsen der Fledermaus getroffen wird. Der Empfang von Ultra¬ schall dient also in diesem Fall der Verteidigung. Die Motte stellt sich augenblicklich unbeweglich. Lange Zeit wurde angenommen, daß die Fühler dieser Tiere ausnahmslos zum Abtasten eingerichtet sind. Bei verschiedenen Arten der Motten wurde nun ermittelt, daß die Fühler regelrechte Antennen darstellen. Auf größere Entfernungen bleiben die Tiere untereinander mit Hilfe dieser Fühler in Verbindung. Nach langwierigen Forschungen fanden japanische Bioniker heraus, daß die Form des Wales der Fortbewegung im Wasser besser dient als die messerförmige Form moderner Schiffe. Die Schiffsbauer nutzten diese Entdeckung aus und schufen ein Hochseeschiff in der Form eines Wales. Im Vergleich zu anderen Schiffen mit gleichem Verwendungs¬ zweck war das walförmige Schiff ökonomisch vorteilhafter. Die Ge¬ schwindigkeit und die Tragfähigkeit des neuen Schiffes sind die gleichen, die Motoren haben dafür aber nur eine um 25 Prozent geringere Lei¬ stung aufzubringen. Kürzlich gelang es sowjetischen Wissenschaftlern, ein schneegängiges Fahrzeug zu entwickeln. Ihm wurde das Prinzip der Fortbewegung der Pinguine im lockeren Schnee zugrunde gelegt. Diese spaßigen Vögel bewegen sich auf recht originelle Weise, nämlich auf dem Bauch, wobei sie sich mit den Pfoten wie mit Skistöcken im Schnee abstoßen. Das neue schneegängige Fahrzeug - mit dem breiten Boden auf der Schnee¬ fläche liegend und sich mit Radschaufeln von ihm abstoßend - kann mühelos über den lockeren Schnee gleiten und dabei eine Höchst¬ geschwindigkeit von 50 km/h erreichen. Dies als Beispiel, wie man die Erkenntnisse der Bionik ausnutzen kann. Die umfangreichen bionischen Forschungen zeigen ganz klar, daß die potentiellen Möglichkeiten der Bionik unbegrenzt sind. So erlaubt uns z.B. das sorgfältige Studium des Fluges der Adler und der Störche, die Motoren der modernen Flugzeuge um das Zehnfache ökonomischer 203 auszunutzen. Untersuchungen des natürlichen „Radargerätes“ der Fledermäuse, die im Ausland durchgeführt wurden, versprechen, daß es bald gelingen wird, die Empfindlichkeit der Radargeräte etwa auf das Zwanzigmilliardenfache zu erhöhen! Das Studium des „Radargerätes“ des Mormirusfisches wird es in Zukunft ermöglichen, eine Funkfern¬ verbindung unter Wasser herzustellen und Geräte zu entwickeln, mit denen wir einen Blick in den tiefen Schoß der Erde werfen können. In diesem Zusammenhang muß man auch von dem erstaunlichen Gleich¬ gewichtsorgan sprechen, das kürzlich beim gewöhnlichen Flußkrebs entdeckt wurde. Man hat nachgewiesen, daß dieses Organ über eine außerordentliche Empfindlichkeit gegenüber Verlagerungen in jeder beliebigen Richtung und gegen Vibration verfügt. Wie es beschaffen ist und wie es funktioniert, konnte noch nicht geklärt werden. Doch wenn die Bioniker dieses Geheimnis enträtselt haben, wird man bald Geräte schaffen, mit deren Hilfe die künftigen Erforscher des Erd¬ inneren bei ihrem Abstieg zum „Mittelpunkt der Erde“ ihren Standort bestimmen können. Gewisse Fische verfügen über einen so feinen Geruchssinn, daß sie in einem Liter Lösung den hundertmillionsten Teil eines Grammes von einem Riechstoff entdecken können. Ein ganz gewöhnlicher Hofhund ist imstande, etwa eine halbe Million verschiedener Gerüche zu unter¬ scheiden, die der Mensch absolut nicht wahrzunehmen vermag. Die Wissenschaftler beabsichtigen, nach dem Beispiel der Natur super¬ empfindliche Geruchsorter zu bauen. Wie ihr „Geruchsvermögen“ beschaffen sein wird, kann man auf Grund des folgenden Beispiels beurteilen. Stellen Sie sich vor, daß man im Süden des Kaspischen Meeres einen Tropfen Anilin ins Wasser fallen läßt. Wenn man nun im Norden des Kaspischen Meeres steht, kann man mit Hilfe des Geruchs¬ orters nicht nur den Geruch des Anilins im Wasser feststellen, sondern man vermag auch zu ermitteln, wo man dieses Anilin ins Wasser tropfen ließ... Unlängst erst haben Wissenschaftler die erstaunliche Fähigkeit der Ratten entdeckt, eine Strahlung wahrzunehmen. Verständlicherweise ist es heute außerordentlich wichtig, diese Fähigkeit zu studieren. Vielleicht besitzt der Mensch ähnliche Organe? Viel Interesse widmen die Ingenieure der Sonnenblume, die ihren „Kopf“ ständig jener Richtung zuwendet, aus der die Sonne scheint, um ihre warmen Strahlen besser einfangen zu können. Die Forscher haben sich ernsthaft Gedanken darüber gemacht, ob man das unikale „Verfolgungssystem“ des gold¬ köpfigen Bewohners der Gärten, sagen wir, für die Verwendung in kosmischen Forschungslaboratorien kopieren kann. Aber alles, was uns diese junge Wissenschaft bereits offenbart hat, ver¬ blaßt gegenüber dem, was sie uns beim Studium der vollkommensten „physiologischen Maschine“, des menschlichen Hirnes, verheißt. 204 Unsere Informationen über die Struktur, den Auf bau und die Funktionen des Hirnes sind gegenwärtig noch lückenhaft. Aber schon das, was wir bisher über die sich im menschlichen Hirn abspielenden komplizierten Prozesse erfahren haben, erlaubt es den Ingenieuren, zahlreiche bemer¬ kenswerte „gehirnähnliche Maschinen“ zu konstruieren. Doch das ist erst der Anfang. Je tiefer die Bionik in die Geheimnisse des lebendigen Hirnes eindringt, desto exakter und wirksamer werden die Konstrukteure kybernetischer Maschinen die geistigen Prozesse reproduzieren können und ein dem Original immer näherkommendes elektronisches und vielleicht nicht nur elektronisches Analogon des Hirnes entwickeln. Diese Arbeit wird allerdings kaum in den nächsten zwanzig Jahren abgeschlossen sein. Sich selbst organisierende, selbst lernende, sich anpassende, „sich selbst vermehrende“ elektronische Systeme werden auf kommen. Schon heute erscheint uns eine Maschine durchaus real, die den Inhalt irgendeines von der Menschheit geschaffenen Buches wiederzugeben vermag. Ein Schaltungsschlager des Jahres 1924: Audion ohne Anodenbatterie Manfred von Ardenne und W.Slawyk veröffentlichten im „ Radio-Amateur “ 1924 , Heft 7, diese hier im Original wiedergegebene Schaltung mit einer aus - iihrlichen Beschreibung. Verwendet wurde eine niederländische Doppelgitter¬ röhre mit Oxydkatode. Zum Betrieb dienten 4 Trockenelemente. 205 Betriebssicherheit und exakte Funktion ... bei stabiler Konstruktion sind die be¬ sonderen Merkmale des 1-kW-Grenz- kurzwellensenders KN 1. DieserSender zeichnet sich außerdem durch seine universellen Einsatzmöglichkeiten aus. Fordern Sie ausführliche Druckschriften. KOpenQ VEB FUNKWERK KÖPENICK Berlin-Köpenick, Wendenschloßstraße 154-158 DEUTSCHE DEMOKRATISCHE REPUBLIK Karl Fischer • Elektronik in der Medizin Die Elektronik, deren Hauptanwendungsgebiet eigentlich im industriel¬ len Bereich liegt, erobert ständig neue Teilgebiete der Wissenschaft. So hat sie auch in der Medizin Eingang gefunden. Elektronische Geräte und Einrichtungen unterstützen den Arzt beiderDiagnostik (Krankheits¬ erkennung) und der Therapie (Krankheitsbehandlung). Aus der Vielzahl dieser Geräte sollen einige vorgestellt und ihre Arbeitsweise soll er¬ läutert werden. Das Röntgengerät Zu den bekanntesten elektromedizinischen Geräten zählt das Röntgen¬ gerät. In der Diagnostik dienen Röntgengeräte zum Nachweis von Knochen¬ brüchen, Eiterherden (speziell an Zahnwurzeln), Lungentuberkulose usw. Dadurch, daß die Absorption der Röntgenstrahlen von der Ord¬ nungszahl der chemischen Elemente abhängig ist, wird eine detaillierte Erkennung verschiedener Teile möglich. Entsprechend dem Durch¬ dringungsvermögen werfen die Röntgenstrahlen bei der Röntgendurch¬ leuchtung ein Schattenbild auf einen Leuchtschirm. Weniger durch¬ lässige Teile treten dunkler hervor als die übrigen. Die Herstellung von Röntgenaufnahmen auf Filmmaterial ist analog. Obwohl Röntgen¬ strahlen körperschädigend wirken, können sie in genau maßeinhaltenden Dosen auch der Therapie dienen (z.B. bei der Krebsbehandlung, da Krebszellen gegenüber Röntgenstrahlen empfindlicher sind als gesunde Zellen). Durch Röntgenstrahlen werden vielfältige chemische Wirkungen aus¬ gelöst, z. B. die Schwärzung des fotografischen Filmes. Der Stoffwechsel der Zellen kann so verändert werden, daß es zu Entzündungen kommt. Bakterien können abgetötet werden. Bild 1 zeigt das Schema einer Röntgenröhre. Eine Glühkatode findet hier wie in anderen Elektronenröhren Anwendung zur Erzeugung 207 Bild 1 Schema einer Röntgenröhre 1 Glühkatode, 2 Wehnelt- Zylinder, 3 Wolframplatte, 4 Kupferträger, 5 Röntgen strahlen, 6 Anodenbatterie, 7 Heizbatterie freier Elektronen. Die Anode der Röntgenröhre besteht aus einem kräftigen Kupferrohr oder einem massiven Kupferstab, auf dessen abge¬ schrägter Fläche eine Wolframplatte aufgebracht ist. Diese Wolfram¬ platte wird durch die mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden Elek¬ tronen stark erhitzt, und der hierbei sich bildende Brennfleck stellt den Ausgangspunkt der Röntgenstrahlen dar. Die Härte, d.h. das Durch¬ dringungsvermögen der Röntgenstrahlen, ist abhängig von der Ge¬ schwindigkeit der Elektronen. Man unterscheidet überweiche Röntgen¬ strahlen bei einer Röhrenbetriebsspannung von 5 bis 20 kV, weiche Strahlen bei 20 bis 60 kV, mittelharte Strahlen bei 60 bis 120 kV, harte Strahlen bei 120 bis 250 kV und überharte Strahlen bei über 250 kV. Die Härte der Strahlen kann durch die Betriebsspannung eingeregelt werden. Dagegen ist für die Intensität der Röntgenstrahlen die Tem¬ peratur der Glühkatode ausschlaggebend, bedingt durch die Anzahl der austretenden Elektronen. Erwähnt werden muß noch die Röntgenröhre mit Drehanode. Diese Anode kann etwa die lOfache Belastung einer normalen Anode vertragen. Größere Röntgengeräte sind heute aus¬ schließlich mit dieser Einrichtung versehen. Der Röntgenbildverstärker Bild 2 zeigt das Schema eines Röntgenbildverstärkers. Es handelt sich um eine Bildwandler-Triode mit elektrostatischer Abbildung. Die Foto¬ katode liegt direkt auf dem Röntgenschirm R auf. Hierdurch kann die durch die Röntgenstrahlung angeregte Fluoreszenz aus der Fotokatode Elektronen auslösen. Auf dem Leuchtschirm FL wird das Elektronen¬ bild wie im Bildwandler abgebildet. Eine Lichtstromverstärkung auf das 10- bis 15fache ist möglich durch die Beschleunigung mit einer Span¬ nung von 25 kV. Durch die 9fache Verkleinerung der Fotokatode auf dem Leuchtschirm wird eine 81 fache Vergrößerung der Leuchtdichte erreicht. Das Ergebnis dieser Vorgänge ist eine lOOOfache Verstärkung der Helligkeit im Ver¬ gleich zur direkten Betrachtung eines Röntgenschirmes. Hierdurch 208 \ Objekt Bild 2 Röntgenbildverstärker im Schema eröffnen sich der Röntgendiagnostik in hellen Operationsräumen neue Möglichkeiten. Bei Verwendung eines Röntgenbildverstärkers wird nur 1 / 40 der Röntgendosis benötigt, die für direkte Schirmbetrachtung notwendig wäre. Für Filmaufnahmen eignet sich der Röntgenbildverstärker ganz besonders gut. In diesem Falle können die verschiedensten optischen Systeme an dem Röntgenbildverstärker angebracht werden, damit man für jedes Filmmaterial die günstigsten Werte erhält. Der Elektrokardiograf Die Elektrokardiografie ist ein Verfahren, mit dem sogenannte Herz¬ aktionsspannungen aufgezeichnet werden. Jede Herzmuskelfaser er¬ zeugt während der Tätigkeit des Herzens ihre eigene Aktionsspannung. Zwischen den tätigen und ruhenden Herzmuskelfasern bestehen somit an verschiedenen Körperstellen Potentialunterschiede, hervorgerufen durch die unterschiedlichen Aktionsspannungen. Der zeitliche Verlauf dieser Herzaktionsspannungen wird mit einem Elektrokardiografen auf¬ zeichnet. Der Registrierstreifen stellt ein Elektrokardiogramm dar, ein sogenanntes EKG. Bild 3 Elektrokardiogramm eines gesunden Herzens (ein normales EKG hat 5 Zacken) ; 14 Elektronisches Jahrbuch 1965 209 Bild 4 Blockschema eines Elektrokardiografen ; S-Sonden , V-mehrstufiger Verstärker , R-Registriereinrichtung Die Aufgabe eines Elektrokardiografen besteht also darin, eine Span¬ nungskurve aufzuzeichnen, die die Potentialunterschiede an 2 verschie¬ denen Stellen des lebenden Körpers mit ausreichender Verstärkung und möglichst verzerrungsfrei wiedergibt. Die Größe der Eingangs¬ spannung liegt bei etwa 1 mV. Der für die Wiedergabe erforderliche Frequenzbereich reicht von 0,1 Hz bis 80 Hz (Bild 3). Die von den beiden Abnahmeelektroden am Körper abgenommene Spannung wird an den Eingang eines Wechselspannungsverstärkers gelegt. Durch den hohen Eingangswiderstand des Verstärkers im Ver¬ gleich zum kleinen Generatorinnenwiderstand (Körperinnenwiderstand) wird erreicht, daß der durch den Körper des Patienten fließende Strom vernachlässigbar klein ist. Der Wechselspannungsverstärker eines Elektrokardiografen wird stark gegengekoppelt, um Störwechsel¬ spannungen zu unterdrücken und den Verstärker zu stabilisieren. Durch den Verstärker (mehrstufiger RC-Verstärker) wird ein Verstärkungs¬ faktor von 4000 erreicht. Die Empfindlichkeit eines Elektrokardiografen stellt man so ein, daß 1 mV = 1 cm auf dem Registrierstreifen entspricht. Die Zeitkonstante des Verstärkers soll mindestens 1,5 s betragen. Die Ausgangsspannung des Verstärkers steuert die Registriereinrichtung. In den meisten Fällen werden Direktschreiber benutzt. Selbstverständ¬ lich kann auch ein Katodenstrahloszillograf zur momentanen Beobach¬ tung an den Elektrokardiografen angeschlossen werden oder der Leuchtpunkt vom Schirm der Röhre über ein optisches System auf einen lichtempfindlichen Film projiziert werden. Indem man mehrere Elektrokardiografenverstärker mit den dazugehörigen Registriersyste¬ men zusammenschaltet, erhält man ein Mehrkurvengerät. Der Elektroenzephalograf Ein ähnliches Registriergerät wie der Elektrokardiograf ist der Elektro¬ enzephalograf, den man zum Aufzeichnen der Aktionsströme des Gehirns benutzt. Da die erzielbaren Eingangsspannungen sehr gering sind (nur einige Mikrovolt),muß der Meßverstärker eine hohe Verstär¬ kung aufweisen; als Bandbreite sind etwa 10 kHz erforderlich. Die Spannungsschwankungen der Gehirntätigkeit haben eine Frequenz, die im Schlaf mit etwa 1 bis 6 Hz am niedrigsten liegt. Im ruhigen Wachzustand ist die Frequenz etwa 8 bis 13 Hz, bei der Denktätigkeit etwa 18 bis 32 Hz. Aus dem erhaltenen Elektroenzephalogramm (EEG) 210 kann man Störungen der Gehirntätigkeit gut erkennen, da alle Unregel¬ mäßigkeiten auf dem Registrierstreifen aufgezeichnet sind. Als Ab¬ nahmeelektroden bringt man Silberplättchen an der Oberseite des Kopfes an. Zwei Ableitungen an der Ohrläppchen erzeugen das Bezugs¬ potential. Über Einzelverstärker werden die verstärkten Spannungen an die Registriereinrichtung gegeben. Das Elektronenmikroskop 1928 gelang es, Elektronenstrahlen für optische Abbildungen zu benutzen. Ruska und v. Borries konnten dann 1933/34 das erste Elektro¬ nenmikroskop entwickeln, das Eingang in die Praxis gefunden hat. Mit dem von M. v. Ardenne 1944 gebauten Universal-Elektronenmikroskop wurde bereits eine einstellbare maximale Vergrößerung von 250000 :1 erreicht. Die damit erzielte Grenzauflösung lag bei 1,2 m jjl. Beim Lichtmikroskop ist das Auflösungsvermögen durch den Quotienten aus der Wellenlänge und der numerischen Apertur bestimmt. Diese kann aber kaum über 1,4 gesteigert werden. Somit hängt also das Auflösungs¬ vermögen von der Wellenlänge ab. Das höchste Auflösungsvermögen bei weißem Licht liegt bei 200 m[x. Kleinere Objekte sind also nicht mehr abbildbar. Der höchste noch sinnvolle Vergrößerungsfaktor ist 1500. Bei Verwendung von ultraviolettem Licht kann der Vergrößerungs¬ faktor auf 3000 gesteigert werden. Dies ist einleuchtend, da im Frequenz¬ spektrum das ultraviolette Licht weiter nach oben zu den kürzeren Wellenlängen liegt. Damit ist aber auch die Grenze erreicht. Strahlungen noch kleinerer Wellenlängen, beispielsweise die Röntgenstrahlen, kom¬ men nicht mehr zur Anwendung. Ihr Brechungsindex ist gleich I, und dafür gibt es keine optischen Linsen mehr. Wenn man nun an Stelle des Lichtes Elektronenstrahlen zur Abbildung der mikroskopischen Objekte benutzt, ist es möglich, diese Grenze zu Bild 5 Strahlengang durch ein Elektronen¬ mikroskop Kondensor Objekt Objektiv 1. Bild y^ßeobachtungs- mikroskop v Projektiv Endbild 211 Bild 6 Universal-Elektronenmikroskop (nach M.v.Ardenne) mit magnetischen Jochlinsen- Hochleistungsobjektiv (1944) Bild 7 (nebenstehend) Oxydabdruck einer mit Salzsäure geätzten Aluminium- Magnesium-Legierung (Ver groß. 24500:1) 212 überschreiten. Es wurde schon erwähnt, daß das Verhalten der Elek¬ tronenstrahlen dem der optischen Strahlen in vielen Fällen gleichkommt und daß die Wellenlänge von der Energie der Elektronen abhängt, also von der Spannung zur Beschleunigung der Elektronen. Die Wellenlänge beträgt zum Beispiel bei einer Spannung von 47 kV etwa 0,27 Ä, das bedeutet 1/20000 der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Elektronenlinsen zum Ablenken der Elektronenstrahlen bestehen aus mit Polschuhen ausgestatteten Magnetspulen, mit Bohrung versehenen oder 213 rohrartigen Kondensatoren, die rotationssymmetrische Felder liefern. Mit Strahlspannungen von etwa 20 bis 80 kV und den geschilderten Elektronenlinsen kann ein Auflösungsvermögen von 20 Ä erreicht werden. Bei den neuesten Elektronenmikroskopen hat man schon wesentlich bessere Ergebnisse hinsichtlich des Auflösungsverfahrens er¬ reicht (Bild 5). Benutzt man Kondensatoren als Elektronenlinsen, so spricht man vom elektrostatischen Mikroskop, bei Verwendung von Magnetspulen vom elektromagnetischen Mikroskop. Das erzeugte Elektronenbild wird auf einen Leuchtschirm geworfen oder fotografiert. Es wurde schon erwähnt, daß sich die Elektronen nur in einem Vakuum geradlinig bewegen. Aus diesem Grunde und damit keine Gasentladungen auftreten, wird in dem Elektronenmikroskop ein hohes Vakuum erzeugt. Das Objekt führt man mit Hilfe einer Objekt¬ schleuse ein. Zu den Schwierigkeiten beim Elektronenmikroskop zählen die erforderliche Dünnschichtigkeit der Objekte - etwa 0,1 (x - und die mögliche Erhitzung des Objektes infolge der sehr hohen Energie, die die durchdringenden Elektronen besitzen. Der beste Ausweg ist hier, zu versuchen, mit möglichst niedriger Spannung und kurzer Bestrahlungs¬ dauer zu arbeiten. Geringere elektronenoptische Vergrößerung und an¬ schließende fotografische Vergrößerung bieten in solchen Fällen einen Ausweg. Bei Erreichen minimaler Abbildungsfehler und damit parallel- laufender Erhöhung des Auflösungsvermögens kann man schließlich auch Moleküle und Atome sichtbar machen. Das Elektronenmikroskop findet in fast allen naturwissenschaftlichen Bereichen Verwendung. ® Antwort beliebig langes 2 adriges Kabel 214 Ing. Klaus K. Streng Einführung in die HF-Stereofonie nach dem Pilottonverfahren Bei der Stereoschallplatte oder beim Stereotonband haben wir zwei elektrische Informationen, die getrennt durch Abtastung des Ton¬ trägers gewonnen und je einer Verstärkerkette mit zugehörigen Laut¬ sprechern zugeführt werden. Die eine Information wird dem linken Lautsprecher (oder den linken Lautsprechern), die andere dem rechten Lautsprecher bzw. den rechten Lautsprechern zugeführt (Bild 1). Da auf der Aufnahmeseite die beiden Informationen ebenfalls aus ge¬ trennten Mikrofonen gewonnen werden, entspricht der akustische Ein¬ druck - Verzerrungsarmut und linearer Frequenzgang vorausgesetzt - im Wiedergaberaum weitgehend dem Original. Man unterscheidet deut¬ lich, welcher Sprecher bzw. welches Instrument „links“ steht und welches „rechts“. Man erkennt sogar eine Ortsveränderung der Schallquelle (auf- und abgehenden Sprecher). Diese Eigenschaft der stereofonen Wiedergabe kann zu verblüffenden Effekten benutzt werden.* Die Hauptbedeutung der Stereofonie liegt jedoch nicht in dem Rechts- Links-Unterscheidungsvermögen. Die sogenannte Durchsichtigkeit der Musikwiedergabe, d.h. die Möglichkeit, ein Instrument aus dem Tutti- klang des Orchesters herauszuhören, sich auf ein Instrument zu konzen¬ trieren, steigt stark ah gegenüber der monauralen Wiedergabe (wie sie die „klassische“ Schallplatte verwendete und wie sie beim Rundfunk in Europa heute durchweg noch üblich ist). Mit den beiden genannten Informationen (sie sollen in diesem Falle L und R genannt werden) könnte man einen Rundfunksender modu¬ lieren, und zwar so, daß man beide Informationen auf der Wiedergabe¬ seite getrennt im Empfänger wiedergewinnen kann. Hierzu gibt es prinzipiell verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise könnte L den Sender amplitudenmodulieren, R den gleichen Sender frequenzmodu¬ lieren. Bild 2 zeigt das Prinzip dieses Verfahrens. * Ein Mensch (in diesem Falle = Lektor) erlebte zum ersten Mal mit einem Stereo- Kopfhörer das Abspielen einer Stereo-Schallplatte. Plötzlich zeigte er verklärten Ge¬ sichtes mit ausgestrecktem Arm nach der rechten Zimmerecke und verkündete: „Dort steht das Klavier!“ - So geschehen bei dem Autor Jakubaschk, Brandenburg, im März 1964. 215 Bild 1 Prinzip der NF-Stereofonie mit 2 Kanälen Bild 2 Möglichkeit zur Übertragung von Stereofonie: Der Sender wird in Amplitude und Frequenz mit je einer Information moduliert Alle Verfahren dieser Art bedingen aber auch einen grundsätzlichen Nachteil: Es fehlt die Kompatibilität, d.h. die Möglichkeit, mit einem „monauralen“ Rundfunkempfänger die Stereosendung als vollwertige Einkanalinformation zu empfangen. Man würde nur die Information L oder R empfangen können. Und einzeln gehört, befriedigen beide nicht. Die Kompatibilität bildet jedoch eine Grundvoraussetzung für die Ein¬ führung der Stereofonie im Rundfunk. Denn da die Zahl der zur Zeit betriebenen Rundfunkempfänger sehr groß ist (in unserer Republik sind es allein über 5,7 Millionen), wäre ein Stereoverfahren, das die bisherigen Rundfunkempfänger unbrauchbar bzw. zu einer Notlösung • macht, hoffnungslos zum Scheitern verurteilt. Das Pilottonverfahren vermeidet dieses Übel. Aus den beiden Informa¬ tionen L und R bildet es die Summe und die Differenz. Letzteres kann einfach dadurch geschehen, daß man eine der beiden ursprünglichen Informationen umpolt und dann zu der anderen „Ur-Information“ addiert. Bild 3 zeigt das Prinzip einer „Matrixschaltung“ zur Bildung von Summe und Differenz der beiden Informationen. Mit L -j- R wird der Sender direkt moduliert. Ein (monauraler) Rund¬ funkempfänger empfängt diese Summe, die einer (nahezu) vollständigen Information entspricht. Für die stereofone Übertragung bedarf es noch einiger Maßnahmen: Die Differenz L — R moduliert zunächst einen Hilfsträger, dann erst den Sender. Dieser Hilfsträger wird gleichzeitig oder nachher zum 216 Bild 3 Einfache Matrixschaltung zur Summen- und Differenzbildung von L und R (Prinzip) größten Teil unterdrückt, damit man nicht einen Teil der Senderleistung für ihn „verschwenden“ muß. Der Hilfsträger selbst enthält keine Infor¬ mation, er ist nur Mittel zum Zweck, d.h. zum Übertragen der Infor¬ mation. Damit der Hilfsträger im Empfänger demoduliert werden kann, muß er dort vorhanden sein. Er wird deshalb dort (im Empfänger) erzeugt. Um ihn mit dem senderseitigen Hilfsträger zu synchronisieren, überträgt man einen sogenannten Pilotton mit der halben Hilfsträger¬ frequenz. Allerdings geschieht dies mit gegenüber der Modulation ver¬ minderter Amplitude, um auch dabei keine Senderleistung zu ver¬ schwenden. Bild 4 zeigt das Spektrum der dem Sender zugeführten Modulation, Bild 5 das Blockschaltbild einer Modulationseinrichtung. Die Stereomodulation wird nur UKW-Hörrundfunksendern zugeführt, schon deshalb, weil nur die Breitband-Frequenzmodulation eine wirklich hochwertige Musikwiedergabe ermöglicht. Mathematisch läßt sich beweisen, daß dem auf diese Weise erzeugten „Multiplex“-Signal für die Modulation des Senders ein Umschalten U Pilotton f/z Hilfsträger f (unterdrückt) n^n i rWrr/n r 217 Bild 4 NF-Spektrum des Multiplex- signals beim Pilottonverfahren Matrix- Laufzeit- Phasen- Bild 5 Blockschaltbild des Coders zwischen den Informationen L und R mit der Hilfsträgerfrequenz (Bild 6) gleichwertig ist. Nun zur Empfängerseite: Der mit dem breitbandigen Multiplexsignal (siehe Bild 4) modulierte Träger (der UKW-Sender) wird wie üblich empfangen. Unterschiedlich gegenüber dem monauralen Rundfunk¬ empfänger ist die größere Bandbreite des Multiplexsignals im Hinblick auf die NF-Modulation beim monauralen Sender, für die besonders der ZF-Verstärker des Empfängers ausgelegt sein muß (mindestens 200 bis 250 kHz gegenüber etwa 170kHz beim bisherigen monauralen UKW- Rundfunkempfänger). Hieraus ergibt sich, daß der „Stereo-Rundfunk¬ empfänger“ weniger trennscharf ist als sein älterer Bruder, der mon¬ aurale UKW-Rundfunkempfänger. Dieses Argument wird gelegentlich als Nachteil des Verfahrens angeführt, obgleich es nur an wenigen Orten praktische Bedeutung hat. Nach der Demodulation der Zwischenfrequenz in einem Diskriminator oder einem Verhältnisgleichrichter ergibt sich wieder ein Spektrum ge¬ mäß Bild 4. Zur Rückgewinnung der beiden „Ur-Informationen“ L und R gibt es verschiedene Möglichkeiten, von denen eine an Hand von Bild 7 gezeigt werden soll: > H3 asis Sh> R > free mphasis Verdopplet L-R 2f i Tiefpass - t> zum ‘Sender Bild 6 Gewinnung des Multiplexsignals durch trägheitslose Umschaltung zwischen den beiden Ur- Informationen 218 Vom Eingang gelangt das Signal einmal über C x und über das Deem- phasisglied Ri/C 2 über 2 Widerstände (je 100 kOhm) zu der Matrix¬ schaltung zwecks Rückgewinnung der beiden Ur-Informationen. Diesen Weg nimmt das Signal L + R, denn höherfrequente Komponenten werden von dem Deemphasisglied Ri/C 2 weitgehend unterdrückt. Das Eingangssignal gelangt außerdem über C 3 /R 2 an die Basis des Tran¬ sistors Ti. Dieser Transistor wirkt für die umgesetzte Information L — R als Emitterschaltung. Zu diesem Zweck befindet sich in seinem Kollektorkreis ein breitbandiger Schwingungskreis (L!, C 4 ) für 38 kHz. 219 Außerdem muß zur Demodulation der Information L — R, die dem Hilfsträger aufmoduliert wurde, diese Hilfsträgerfrequenz (38 kHz) wieder zugefügt werden. Sie wird direkt aus dem 19-kHz-Pilotton ge¬ wonnen. Für diese Frequenz arbeitet der Transistor T x als Kollektorstufe. Das verstärkte 19-kHz-Signal gelangt vom Emitter zu einem Filter für 19 kHz (L 2 , L 3 , C 5 und C 6 ). Dann wird seine Frequenz in einer Dioden- Gegentaktschaltung (Gr! und Gr 2 ) frequenzverdoppelt und in 2 weiteren Transistoren (T 2 und T 3 ) verstärkt. Schließlich wird die 38-kHz-Fre- quenz am Schwingungskreis WC 4 der umgesetzten Information L — R zugefügt und das Ganze in einem Ringgleichrichter (Gr 3 Gr 6 ) demoduliert. Es entsteht so die Differenz L — R. Diese Information wird der Matrixschaltung zugeführt. An den beiden Regelwiderständen entsteht (l -)- R) -|- (L — R) = 2L bzw. durch Addition des umgepolten Signals (L — R) (L -{- R) — (L- R) = 2 R. Die Zahl 2 ist lediglich ein Proportionalitätsfaktor; es sind praktisch die beiden Ur-Informationen L und R wieder entstanden. Zur genauen Einstellung der einzelnen Komponenten der jeweiligen Matrixschaltung sind die Widerstände R 3 und R 4 regelbar. Das Ganze hört sich einfach an, bedarf aber doch nicht nur einer sorg¬ fältigen Dimensionierung des beschriebenen Decoders, sondern des gesamten Rundfunkgeräts, das das Multiplexsignal liefert. Außer der bereits erwähnten ZF-Bandbreite von mindestens 200 bis 250 kHz muß auch der Verhältnisgleichrichter linear den gesamten Frequenzbereich 30 Hz bis 53 kHz demodulieren. Auch darf der Demodulator keine Preemphasis haben, die auf den Pilotton und das umgesetzte Signal L — R (vor dessen Demodulation) wirkt. Außer dem im besprochenen Decoder angewandten Verfahren gibt es noch andere Möglichkeiten. So kann man z.B. die Hilfsträgerfrequenz aus einem Oszillator gewinnen, der vom 19-kHz-Pilotton synchronisiert wird - statt die Frequenz des letzteren zu verdoppeln und die Amplitude zu verstärken (wie es in dem hier gezeigten Decoder geschieht). Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch einen trägheitslosen Elektronen¬ schalter mit der Frequenz 38 kHz zwischen beiden Multiplexinfor- mationen umzuschalten. Das Pilottonverfahren bietet jedenfalls eine (auch von der Deutschen Post) bereits praktisch erprobte Möglichkeit, stereofon zu senden. Selbstverständlich sind nicht alle Rundfunksendungen für Stereofonie geeignet! Und ob sich die HF-Stereofonie beim Rundfunkhörer als will¬ kommene Ergänzung des Rundfunkempfanges wirklich durchsetzen wird, darüber kann heute noch nichts Abschließendes gesagt werden. 220 Ein Radio-Amateur verbindet zwei Erdteile Primitive Brettschaltungen waren die Empfangsanlagen der ersten Radio- Amateure, mit denen jedoch schon recht erstaunliche Erfolge erzielt wurden. Hier zeigt Mr.F.H. Schnell aus Hartford, Connecticut (USA) den Radio- Empfänger, mit dem er Nizza (Frankreich) hörte. Es war das erste Mal, daß zwei Erdteile durch Radio verbunden wurden. MIUIIIUll Leistung auf jeder Welle radio -television Willfried Schurig Streifzug durch die Richtfunktechnik „Der Deutsche Fernsehfunk sendet für Intervision “ Haben Sie schon einmal überlegt, welche Vielzahl technischer Probleme sich hinter dieser nüchternen Bemerkung verbirgt? Programme der Fernsehstudios werden über Hunderte und Tausende Kilometer über¬ tragen, ohne daß Sie an der Qualität des Bildes eine merkliche Verände¬ rung spüren. Eine kurze Umschaltpause - und schon erfolgt die Übertragung aus einer anderen Stadt, aus einem anderen Land - oder in der Zukunft aus einem anderen Kontinent. Aber nicht nur Fernsehbilder werden über große Entfernungen über¬ tragen. Telefongespräche und Fernschreibverbindungen, selbst nach den entferntesten Kontinenten, sind heute im Zeitalter der modernen Nachrichtenübermittlung kein Problem. Die für die Steuerung von Raketen notwendigen Meßwerte der Leitstationen und Beobachtungs¬ stationen werden über ein weitverzweigtes Netz der Nachrichtenüber¬ tragung den Kommando- und Rechenzentralen zugeführt. Wir wollen einen kleinen Ausflug in dieses Gebiet der Nachrichten¬ übertragung unternehmen. Der ständig zunehmende Bedarf an weitreichenden Verbindungen für den Telegrafie- und Telefonieverkehr und der Bedarf an Verbindungs¬ linien vom Fernsehstudio zu den einzelnen Fernsehsendern konnte durch bestehende Kabelverbindungen technisch und kapazitätsmäßig nicht mehr befriedigt werden. Drahtlose Nachrichtenverbindungen in be¬ stimmten Richtungen, sogenannte Richtfunkverbindungen, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Unter diesen Richtfunkverbindungen versteht man im Dezimeterwellen¬ bereich oder Zentimeterwellenbereich arbeitende Funklinien, im einfach¬ sten Falle aus einem Sender und einem Empfänger bestehend. Die Ausbreitungseigenart der verwendeten Wellen (quasioptische Ausbrei¬ tung) läßt zur Herstellung einer sicheren Verbindung nur Entfernungen (Funkfeldlängen) von etwa 50 km zu, wenn die Antennen an entsprechen- 223 1 Funkfeld «*-► Bild 1 Prinzipdarstellung einer Richtfunklinie 1 Signaleingang, 2 Modulator, 3 Sender, 4 Parabolantenne (Senderseite), 5 Parabolantenne (Empfangsseite), 6 Empfänger, 7 Demodulator, 8 Signal¬ ausgang den natürlichen oder künstlichen Erhöhungen angebracht bzw. auf ihnen aufgestellt werden. Für die Überbrückung großer Entfernungen mittels der Richtfunk¬ technik besteht die Möglichkeit der Einschaltung sogenannter Relais¬ stellen. Hier erfolgt der Empfang des Signals, eine Verstärkung und die erneute Ausstrahlung in Richtung zum Empfänger der Endstelle bzw. der nächsten Relaisstelle usf. Um allerdings eine gute Entkopplung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite zu erhalten, nimmt man in der Relaisstelle keine direkte Verstärkung der ankommenden Frequenz vor, sondern die Umsetzung in einen ZF-Bereich, nachfolgende Verstärkung und anschließend erneute Umsetzung und Abstrahlung über einen Sendeteil, der in einem benachbarten Kanal arbeitet. Zum Verständnis muß hier gesagt werden, daß bei modernen Richtfunk¬ anlagen aus unserer Produktion je nach Art der Anlagen von nur Bild 2 Prinzip dar Stellung einer Richtfunkverbindung mit zwischengeschalteter Relaisstelle 1 Signaleingang, 2 Modulator, 3 Sender, 4 Parabolantenne, 5 Empfänger 6 ZF-Verstärker Relaisstelle 7 Sender 8 Empfänger, 9 Demodulator, 10 Signalausgang 224 wenigen Kanälen bis zur Zeit 960 Telefoniekanäle gleichzeitig über¬ tragen werden können. In der Perspektive sind sogar Kanalzablen von 1800 bis 2700 vorgesehen. Schon anfangs wurde erwähnt, daß die Übertragung von Fernsehsigna¬ len, Telefoniegesprächen, Fernschreibsignalen mittels Richtfunklinien möglich ist. Auch die Datenübertragung durch Richtfunkanlagen gewinnt ständig an Bedeutung. Die Übertragung erfolgt durch Modulation eines Höchstfrequenz¬ senders. Für Richtfunkanlagen sind besonders zwei Modulationsverfahren des höchstfrequenten Trägers gebräuchlich, die Frequenzmodulation (be¬ kannt vom UKW-Hörrundfunk) und die Impulsphasenmodulation. Die Frequenzabweichung (Frequenzhub) von der Trägerfrequenz charakterisiert die Frequenzmodulation (FM). Die Größe dieses Frequenzhubs ist dem Momentanwert der aufmodulierten Nachricht proportional. Der modulierte Träger wird bei dieser Modulationsart ständig mit konstanter Amplitude abgestrahlt. Störungen, die sich dem Träger überlagern, lassen sich im Empfänger durch Begrenzerschaltungen ausschalten, ohne die Qualität des Signals zu verschlechtern. Gleichzeitig ist dieses Modulationsverfahren unempfindlich gegen Am¬ plitudenschwankungen, wie sie z.B. durch Alterungserscheinungen und Schwundeinbrüche auftreten können. Die Impulsphasenmodulation (PPM) wird gekennzeichnet durch die Umwandlung der kontinuierlichen Nachricht in ein Impulsschema, wo¬ bei die Abweichung der Impulse von ihrer Normallage dem zu über¬ lagernden Signal proportional ist. Anlagen mit dieser Modulationsart sind wenig aufwendig, eignen sich besonders zur Übertragung kleiner Kanalzahlen und ermöglichen das Abzweigen einzelner Kanäle in den Relaisstellen. Je nach Modulationsverfahren erfolgt die Zuführung des zu übertra¬ genden Signals zum Richtfunksystem in unterschiedlicher Form. Sollen beispielsweise 600 Telefoniekanäle übertragen werden, so wäre es nicht sinnvoll, 600 Telefonanschlüsse unmittelbar bis zum Richtfunk¬ gerät zu führen. Vielmehr erfolgt eine sinnvolle Zusammenschaltung von Trägerfrequenzeinrichtungen und Richtfunkgeräten, so daß in diesem Falle der modulierte Träger der Trägerfrequenzeinrichtung über Koaxialkabel an den Eingang des Richtverbindungsgeräts angeschlossen wird. Die Zuführung des Videosignals geschieht gleichfalls mittels Breitbandkabels direkt zum Eingang des Richtfunkgeräts. Andererseits führt man bei PPM-Anlagen in den weitaus meisten Fällen das Signal dem Modulationsteil direkt zu, zumal nur kleine Kanalzahlen übertragen werden (maximal 60 Kanäle) und diese Art von Anlagen in der Regel in solchen Linien und Netzen zum Einsatz kommen, in denen die Sprech¬ stellen in der Nähe der Modulationsgeräte aufgestellt sind. 15 Elektronisches Jahrbuch 1965 225 1 Sende- und Empfangsgerät RVG 958, 2 Modulations- und Demodulationsgerät RVG 958, FM-Anlage im 4 GHz Bereich (600 Telefoniekanäle oder 1 Videokanal und Begleitton), 3 Fernüberwachungsgerät mit Dienstkanaleinrichtung 1 Belüftungsgeräi (Kühlluft), 2 Sende- und Empfangsgerät RVG 935, 3 Modulations- und Demodulations¬ gerät RVG 935, PPM-Anlage im 2 GHz Bereich (7 Rundfunktonkanäle), 4 Ersatzschaltungsgerät für ferngesteuerte Ersatzschaltung von RVG 935 und RVG 958, 5 Tischfernsprecher für Dienstgespräche, 6 Schalttafel, 7 Hohlleiter- und Kabelführung Bild 4 Gruppenrahmen ( Rückseite) PPM-Anlagen eignen sich neben FM-Anlagen geringer Bandbreite (kleiner Kanalzahlen) gut zur Übertragung von Rundfunktonkanälen. Eine komplexe Anlage zur Übertragung von 600 Telefoniekanälen oder eines Videokanals und des Begleittons sowie zur Übertragung von 7 Rundfunk-Tonkanälen einschließlich der erforderlichen Fernüber- wachungs- und Ersatzschaltungseinrichtungen für unbemannten Betrieb zeigen die Bilder 3 und 4. Welche Entwicklungstendenzen zeichnen sich auf dem Gebiet der Richt¬ funktechnik für die Zukunft ab? Der Einsatz von Halbleitern und Modulbausteinen wird zweifellos eine weitere Gewichts- und Raumverminderung bei Senkung des erforder¬ lichen Leistungsbedarfs ergeben. Besonders der Zuverlässigkeit der verwendeten Bauelemente gilt erhöhte Aufmerksamkeit, da nur Bauteile mit großer Lebensdauer und hoher Qualität einen automatischen, fern¬ gesteuerten und fernüberwachten Betrieb ganzer Streckenabschnitte und Netze ermöglichen. Der Einsatz parametrischer Verstärker bringt in bezug auf Eingangs¬ empfindlichkeit der Empfänger eine bedeutende Verbesserung und er¬ möglicht es beispielsweise, durch passiv arbeitende Satelliten reflektierte Signale noch mit ausreichender Qualität zu empfangen. Die ersten Versuche, Richtfunkverbindungen über künstliche Satelliten herzustellen, zeigten recht gute Erfolge. Zweifellos steht diese Technik erst am Anfang ihrer Entwicklung, trotz¬ dem zeichnen sich schon heute phantastische Perspektiven ab. Bereits eingangs wurde erwähnt, daß die Funkfeldlängen, physikalisch bedingt, etwa 50 km betragen. Größere Entfernungen sind nur durch Zwischenschalten entsprechender Relaisstellen zu überbrücken, wobei sich durch das laufende Umsetzen innerhalb der Relaisstellen Beein¬ flussungen des Signals nicht völlig vermeiden lassen und deshalb dieser Methode Grenzen gesetzt sind. Vielfach ist auch, geografisch bedingt, ein Aufbau von Relaisstellen nicht möglich. Größere Funkfeldlängen bedingen höher gelegene Sendeantennen. Geometrisch läßt sich nach- weisen, daß z. B. für eine Direktverbindung - unter Berücksichtigung der quasioptischen Ausbreitung - von Europa nach Nordamerika (etwa 5000 km) beiderseits Antennenhöhen von etwa 500 km notwendig wären. Ein heute technisch mit herkömmlichen Mitteln nicht lösbares Pro¬ blem. In eine bestimmte Umlaufbahn um die Erde gebrachte künstliche Satel¬ liten bieten hierfür einen Lösungsweg. Sie können einmal als passive Reflektoren arbeiten, indem Kunststoffballone mit metallisierter Ober¬ fläche zur Reflexion der Wellen aufgelassen werden. Andererseits besteht die Möglichkeit, aktive Nachrichtensatelliten zu starten. Diese Satelliten sind mit einer Empfangs- und Sendeeinrichtung - wie eine Relaisstelle - ausgerüstet. Das empfangene Signal wird verstärkt und 228 weitergeleitet. Aktive Nachrichtensatelliten haben den Vorteil, daß die Sender Erde-Satellit nicht übermäßig leistungsstark sein müssen und die Empfangsverhältnisse der Strecke Satellit-Erde noch relativ günstig lie¬ gen, d.h. ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis besteht. In der Literatur werden etwa Leistungen von maximal 10 kW für die Bodenstation und 10 W für den Sender des Satelliten angegeben. Nach Stösser ergibt sich folgende interessante Gegenüberstellung pas- siver-aktiver Satelliten. Bei einer Bahnhöhe von 14000 km (der Blick¬ winkel, auf den Erdmittelpunkt bezogen, beträgt in diesem Falle etwa 163°) sind zum Erreichen einer unter gleichen Bedingungen herzu¬ stellenden Verbindung für die Strecke über den aktiven Satelliten Sende¬ leistungen der Bodenstation von etwa 10 W notwendig, während für die Strecke über einen passiven Satelliten von 30 m Durchmesser 60 MW (!) notwendig wären. Satelliten in größeren Höhen werden deshalb ausschließlich aktiv arbei¬ ten, da Sendeleistungen in den obengenannten Größenordnungen un¬ wirtschaftlich wären und als Dauerleistungen technisch zur Zeit nicht realisierbar sind. Beim Einfliegen der Satelliten in ihre Bahn kommt es darauf an, ganz bestimmte Flughöhen zu erreichen. Beträgt z.B. die Höhe 36000 km, so steht der Satellit scheinbar über einem festen Punkt der Erde still (synchrone Satelliten). Theoretisch ergibt sich damit bereits die Mög¬ lichkeit, mit drei um 120° versetzt laufenden Synchronsatelliten in Äquatorebene nahezu die gesamte Erdoberfläche zu bestreichen. In seiner praktischen Ausführung stößt dieses Projekt allerdings auf erheb¬ liche Schwierigkeiten, da die laufend notwendige Korrektur der Satel¬ litenbahnen hohen technischen Aufwand erfordert. Die Aufzählung der Perspektiven bei der gerichteten Nachrichtenüber¬ tragung wäre unvollständig, wollte man nicht die erst in den Anfängen bekannte Laser-Technik erwähnen. Völlig neue Methoden und Aus¬ sichten für die Übertragung äußerst hochkar.aliger Sender ergeben sich durch die Modulation des Laser-Strahles. Noch manche Überraschung wird uns in dieser Hinsicht die Zukunft bringen. Vor 40 Jahren schon veraltet - lebt heute noch Eine Verstärkerröhre der AEG Typ EVN 94 mit halbkreisförmig gebogenem Wolframdraht als Katode , Gitterspirale und einer runden Scheibe als Anoden¬ blech, Heizstrom 0,52 A bei etwa 6 V, Anodenspannung 90 V. Die abgebildete Röhre besitzt noch einen anhängenden Garantieschein mit zwei unverletzten Plomben und eine Banderole der Reichs-Telegrafen-Ver¬ waltung, durch die sie zur Verwendung für Radio-Amateure zugelassen wurde. Korvettenkapiän (N) Werner Krüger Radar - das Auge der Armee Warum nimmt heute unter allen den bewaffneten Kräften zur Verfügung stehenden Aufklärungs- und Nachrichtenmitteln die Funkmeßtechnik einen führenden Platz ein? Antwort auf diese Frage gibt wohl am besten eine Aufzählung der wich¬ tigsten Aufgaben, die mit Hilfe dieser Technik in den verschiedenen Waffengattungen einer modernen Armee gelöst werden können. 1. Beobachtung der Luft-, Erd- und Überwasserlage mit dem Ziel, Luft-, Erd- und Überwasserziele aufzufassen sowie ihre Koordinaten und Gefechtsordnung zu bestimmen; 2. Heranleiten eigener Flugzeuge und Schiffe an gegnerische Luft- und Seeziele, wobei gleichzeitig die Koordinaten der betreffenden Ziele ununterbrochen für gezieltes Feuer bestimmt werden; 3. Feuerleitung der Flak-, Erd- und Schiffsartillerie sowie der Bord¬ waffen von Flugzeugen; 4. Lenkung von Flügelgeschossen und Raketen gegen Luft-, Erd- und Seeziele; 5. Flugzeug- und Schiffsnavigation, wenn Seeflieger- und Seestreit¬ kräfte verschiedene Gefechtsaufgaben erfüllen; 6. Freund-Feind-Erkennung, das heißt das Erkennen eigener Schiffe und Flugzeuge; 7. Sicherstellung der Luftaufklärung von Erd- und Überwasserzielen durch Fotografieren des Funkmeßbildes, wenn die genannten Ziele durch die Funkmeßanlage aufgefaßt wurden; 8. Bestimmung der meteorologischen Bedingungen in verschiedenen Höhen und Entfernungen sowie die Warnung von Truppen und Ein¬ heiten vor gefährlichen Witterungseinflüssen (wie Gewitter, Sturm und so weiter); 9. Aufklärung gegnerischer Funkmeßanlagen und ihre Außergefecht¬ setzung durch Störungen oder physische Vernichtung. In allen modernen Armeen schenkt man der Weiterentwicklung der Funkmeßtechnik große Aufmerksamkeit. Man strebt dabei nicht nur 231 Bild 1 Zielkoordinaten, die mit einer Funkmeßanlage bestimmt werden können danach, die Technik weiterzuentwickeln, sondern neue Möglichkeiten für den Gefechtseinsatz von Funkmeßanlagen in allen Waffengattungen zu erschließen. Klassifikation der Funkmeßanlagen Als Klassifikationsmerkmale dienen im einzelnen: • der Aufstellungsort der Funkmeßanlagen, • die operativ-taktische Bestimmung und • der Gefechtseinsatz der verschiedenen Anlagen. Wenn man sich an die genannten Klassifikationsmerkmale hält, so können alle Funkmeßanlagen nach dem ersten Merkmal in Boden-, (Küsten-), Flugzeug- und Schiffsfunkmeßanlagen eingeteilt werden. Bodenfunkmeßanlagen Die erste Gruppe, die Bodenfunkmeßanlagen, werden, wie der Name bereits sagt, im Gelände (an der Küste) entfaltet. Sie bilden die größte Gruppe aller Funkmeßanlagen in den bewaffneten Kräften. Ent¬ sprechend der taktischen Bestimmung, den Einsatzmöglichkeiten und ihrem Aufbau unterscheiden sie sich im einzelnen voneinander. Boden¬ funkmeßanlagen werden bei den Landstreitkräften, bei den Einheiten der Luftverteidigung, bei den Luftstreitkräften und bei den Seestreitkräften eingesetzt. 232 Flugzeugfunkmeßanlagen Wenden wir uns jetzt den Flugzeugfunkmeßanlagen zu. Hier sagt eben¬ falls der Name bereits etwas über den Aufstellungsort aus. Wieviel und in welcher Zusammensetzung Funkmeßanlagen in einem Flugzeug ein¬ gesetzt werden, hängt ab von dem Typ und den Aufgaben, die das Flug¬ zeug zu erfüllen hat. Die beengten Raumverhältnisse an Bord von Flug¬ zeugen stellen bestimmte Forderungen hinsichtlich Abmessungen und Gewicht der Flugzeugfunkmeßanlagen. Gleichzeitig müssen diese An¬ lagen unter den verschiedensten Umständen zuverlässig arbeiten und einfach zu bedienen sein. Oftmals kann man nicht für jede spezielle Aufgabe, die vom Flugzeug aus gelöst werden soll, eine gesonderte Funk¬ meßanlage installieren, so daß verschiedene Anlagen Mehrzweckcharak¬ ter tragen (Ortung, Kursfestlegung, Bombenvisier). Sch ijfsfunkmeßanlagen Die Funkmeßanlagen der dritten Gruppe werden an Bord von Schiffen und Booten eingebaut. Auch hier bestimmt der Schiffstyp und die Gefechtsaufgabe des jeweiligen Schiffes, wieviel und welche Funkme߬ anlagen an Bord eingebaut werden. Sehr viele Schiffsfunkmeßanlagen können ebenfalls für verschiedene Gefechtsaufgaben eingesetzt werden. Bild 2 Funkmeßanlage zur Aufklärung von Luft zielen AN/TPS-1D (amerikanisch) 233 Damit nun die an Bord der Schiffe und Boote installierten Funkme߬ anlagen nicht „seekrank“ werden, das heißt ihr Betrieb durch die Stampf- und Schlingerbewegungen des Schiffes nicht beeinflußt wird, sind Stabilisierungseinrichtungen für die Antennen vorgesehen. Entsprechend der operativ-taktischen Bestimmung kann man die Bodenfunkmeßanlagen in folgende Untergruppen einteilen: • Funkmeßaufklärungsanlagen; • Funkmeßanlagen zur Feuerleitung; • Funkmeßanlagen spezieller Bestimmung; • Passive Funkmeßanlagen für die Aufklärung und Funkmeßgegen¬ wirkung. In jeder Untergruppe wiederum sind Funkmeßanlagen zusammen- gefaßt, die sich durch ihre verschiedenen Gefechtseinsatzmöglichkeiten voneinander unterscheiden. So gehören zum Beispiel zur Untergruppe der Funkmeßaufklärungs¬ anlagen : • Funkmeßanlagen für die Aufklärung von Luftzielen; • Funkmeßanlagen für die Aufklärung und das Heranleiten eigener Flugzeuge; • Funkmeßanlagen für die Aufklärung von Erdzielen. Es würde den Rahmen des Beitrages sprengen, wollte man alle ange¬ führten Funkmeßanlagen im Detail vorstellen. Prinzipiell unterscheiden sie sich nur durch unterschiedliche taktisch-technische Daten. Aus die¬ sem Grund soll hier auch nur ein typischer Vertreter der Gruppe Bodenfunkmeßanlagen, eine Funkmeßanlage für die Aufklärung von Luftzielen, näher betrachtet werden. Funkmeßanlage für die Aufklärung von Luftzielen Eine Funkmeßanlage für die Aufklärung von Luftzielen dient haupt¬ sächlich der Luftaufklärung und zur Warnung des Luftverteidigungs¬ systems. Die wichtigste taktische Eigenschaft dieser Funkmeßanlage besteht in ihrer großen Reichweite gegen Luftziele. Die Reichweite wird von der Zielhöhe und den Reflexionseigenschaften des Zieles selbst bestimmt. Nach ausländischen Angaben beträgt die Reichweite von Funkme߬ anlagen zur Aufklärung von Luftzielen 400 bis 500 Kilometer, wenn die Ziele in Höhen von 20000 Metern fliegen. Die Funkmeßaufklärungsanlagen messen gewöhnlich nur zwei Ziel- 234 koordinaten: die Zielentfernung und das Azimut (den Seitenwinkel). Die Entfernungsmeßgenauigkeit schwankt zwischen ± 50 bis 1000 Meter, die Winkelmeßgenauigkeit zwischen ±0,1 bis 2 Grad. Den Höhen¬ winkel kann man mit diesen Anlagen in der Regel nicht bestimmen, so daß sie auch als einzelne Anlage nicht zur Jägerleitung eingesetzt werden können. Es gibt aber Beispiele, bei denen Funkmeßaufklärungs¬ anlagen zusammen mit sogenannten Höhenfindern eingesetzt werden und dann auch zur Jägerleitung dienen. Ein Höhenfinder ist eine Funkme߬ anlage, die mit einer speziellen Antenne ausgerüstet wurde. Diese Anlagen bestimmen die Zielhöhe sehr genau. 235 In der letzten Zeit, besonders im Zusammenhang mit der wachsenden Bedeutung der Raketenabwehr, ist man im Ausland bemüht, Funkme߬ anlagen zu entwickeln, die sich durch Superreichweiten auszeichnen und sehr kleine Ziele (zum Beispiel ballistische Raketen) noch auffassen und ihre Koordinaten bestimmen. Tabelle 1 Ziel effektive Reflexionsfläche in m 2 Schlachtschiff/Kreuzer 15000 U-Boot in Überwasserlage 40 schweres Bombenflugzeug 150 mittleres Bombenflugzeug 25 Jagdflugzeug 10 Lastkraftwagen 7 Panzer 7 Die effektive Reflexionsfläche des Gefechtskopfes einer interkontinen¬ talen ballistischen Rakete ist nicht größer als 2 m 2 und damit be¬ deutend kleiner als etwa die effektive Reflexionsfläche eines schweren Bombers. Auf diese Weise wird eine ballistische Rakete unter den gleichen Bedingungen wesentlich später von der Funkmeßanlage aufge¬ faßt als ein Flugzeug. Mit anderen Worten, die Rakete kann - im Gegensatz zu einem Flugzeug - sich wesentlich weiter unbeobachtet einem Ziel nähern als ein Flugzeug. Das unterstreicht noch einmal die Wirksamkeit interkontinentaler ballistischer Raketen. Für die Raketen¬ abwehr ergibt sich daraus, daß die anfliegenden Raketen bedeutend früher ausgemacht werden müssen als Flugzeuge. Dieser Umstand wird noch dadurch unterstrichen, daß die ballistischen Raketen schneller fliegen als moderne Flugzeuge. In den USA rechnet man zum Beispiel so: Mit Hilfe der 2500 Kilometer von der nördlichen Grenze der USA entfalteten ersten Frühwarnlinie (DEW-Linie) können moderne Bombenflugzeuge so rechtzeitig aufge¬ faßt werden, daß U/ 2 bis 2 Stunden zur Verfügung stehen, um die Luftabwehr in Gefechtsbereitschaft zu versetzen. Die gleiche Zeit schmilzt aber auf 10 bis 12 Minuten zusammen, wenn von den Funk¬ meßposten der genannten Frühwarnlinie ballistische Raketen geortet werden. Aus dieser Erkenntnis heraus gingen die Amerikaner daran, neue Funkmeßanlagen zu entwickeln, die sich durch Reichweiten von 236 4 Bild 4 A merikanische Funkmeßanlage großer Reich weite vom Typ A N/FPS-1 7 1600 Kilometer und mehr auszeichnen. Als Beispiel für eine derartige neuentwickelte Anlage kann die Funkmeßanlage vom Typ AN/FPS-17 dienen, deren Sendeleistung etwa 2 MW (Megawatt) beträgt. Spezielle Antennen bündeln die elektromagnetische Energie der Anlage sehr stark, so daß zusammen mit der hohen Impulsleistung eine große Reichweite erzielt wird. Die Zielkoordinaten werden überaus genau gemessen. Die Anlage ist außerdem mit einem Rechengerät gekoppelt, das nicht nur die bearbeiteten Zielkoordinaten, sondern auch die Flugbahn der auf¬ gefaßten Rakete errechnet. Nach ausländischen Angaben werden heute bereits Funkmeßanlagen mit Reichweiten von 4800 bis 6400 Kilometer gebaut und eingesetzt. Die Tendenz, die Reichweiten der Funkmeßanlagen so extrem zu steigern, wird wesentlich von den bereits genannten Möglichkeiten der modernen Angriffsmittel (Raketen) bestimmt. Sehr bedeutungsvoll für die Steigerung der Reichweiten von Funkme߬ anlagen ist die jüngste Entwicklung von Lasern und Masern. Während 237 Antennenanlage eitler Funkmeßanlage für Reichweiten von 4800 bis 6400 Kilometer Laser es auf der einen Seite gestatten, Impulsleistungen zu erzeugen, die die bisherigen völlig in den Schatten stellen, so lassen sich mit Moleku¬ larverstärkern Empfängerempfindlichkeiten erreichen, die ebenfalls alle bisherigen Werte weitgehend verändern. Damit hat die moderne Wissen¬ schaft zwei grundlegende Voraussetzungen für die Reichweitesteigerung der Funkmeßanlagen geschaffen. Neben diesen modernen Bauelementen wurden leistungsfähige Klystron¬ generatoren und Magnetrongeneratoren entwickelt. Wanderfeldröhren für den Einsatz in Empfängern tragen ebenfalls dazu bei, die Empfind¬ lichkeit moderner Funkmeßempfänger zu steigern. Faßt man alle Entwicklungstendenzen zusammen, so lassen sich folgende Hauptrichtungen erkennen: 1. Weitere Reichweitesteigerung der Funkmeßanlagen; Erhöhung ihres Auflösungsvermögens und der Meßgenauigkeit; 2. kleinere Abmessungen, geringeres Gewicht und Erhöhung der Be¬ triebssicherheit; 3. Aufschluß neuer Gebiete des Mikrowellenbereiches für die Funkme߬ technik ; 4. Steigerung der Störfestigkeit der Funkmeßanlagen gegenüber aktiven und passiven Störungen. 238 Bild 6 Hochleistungsradargerät Die Verwirklichung der angeführten Entwicklungstendenzen setzt ein hohes Maß an Grundlagenforschung und die Zusammenarbeit Tau¬ sender Techniker, Ingenieure und Wissenschaftler voraus. Fast täglich erreichen uns Pressemeldungen, die von der Ortung des Mondes, des Mars und anderer Planeten mit Hilfe von Funkmeßanlagen berichten. All das deutet daraufhin, daß die moderne Wissenschaft in der Lage ist, den sozialistischen Streitkräften Funkmeßgeräte und Anlagen zur Ver¬ fügung zu stellen, mit denen der Gegner auf der Erde, unter Wasser und im Kosmos erkannt und gegebenenfalls vernichtet werden kann. 239 bessere qualität höhere Produktion mit R-F-T-elektronik empfänger- und Oszillografenröhren sowie elektronische meßgeräte für alle gebiete der Wirtschaft VEB FUNKWERK ERFURT ERFURT/DDR- RUDOLFSTR.47/F2 V Ing. Klaus K. Streng Moderne Meßgeräte unserer Industrie Ein wenig abseits von den Belangen und Möglichkeiten des Amateurs führen die Entwicklungslaboratorien der Industrie ständig bestimmte Messungen aus, deren Ergebnisse richtungweisend sind. Am Ende dieser Messungen steht dann ein fertiges Mustergerät und rechtfertigt sie, die keineswegs „Selbstzweck“ waren. Ein Beispiel: Kaum ein Amateur kommt je dazu, Messungen mit so¬ genannten Tieftonfrequenzen (unterhalb etwa 10 Hz) auszuführen. Für manche Entwicklungsaufgaben der Industrie sind diese aber wichtig. Das Gebiet ist umfangreich; an dieser Stelle soll nur an akustische Untersuchungen oder Schwingungsmessungen im Maschinenbau er¬ innert werden. Wichtig bei diesen Messungen ist vor allem ein Tieftongenerator, der eine definierte Spannung und eine definierte Frequenz erzeugt bzw. abgibt. Die Frequenz soll möglichst veränderlich sein. Hierzu stellt der VEB Funkwerk Erfurt (einer der größten Meßgeräteerzeuger unseres Staates) den Tieftongenerator Typ 2012 her (Bild 1). Die Schwingungs¬ erzeugung erfolgt in einem über eine Wien-Brücke rückgekoppelten und über einen Heißleiter gegengekoppelten zweistufigen Verstärker. Diese bewährte Schaltung gewährleistet eine weitgehend frequenzunab¬ hängige Ausgangsspannung und einen niedrigen Klirrfaktor. Zur Er¬ klärung der Wirkungsweise wird das Prinzipschaltbild des Generators (Bild 2) betrachtet. Die Rückkopplung von der Anode von Rö 2 auf das Steuergitter von Röi erfolgt über ein RC-Glied. Bei einer bestimmten Frequenz, der Reso¬ nanzfrequenz, ist die Phasendrehung des Gliedes 0°. Die Dämpfung beträgt dann ^. Die durch die Mitkopplung erzeugte Amplitude würde so lange anwachsen, bis sie durch Nichtlinearitäten in den Röhren be¬ grenzt wird; dabei treten erhebliche Verzerrungen auf. Die Gegenkopplung von Anode Rö 2 auf die Katode von Röi arbeitet dem Anwachsen der Amplitude entgegen: Bei großer Wechselspannung ist der Widerstand des Heißleiters klein und die Gegenkopplung groß. Dadurch sinkt die Ausgangsspannung an der Anode von Rö 2 . Kleine 241 16 Elektronisches Jahrbuch 1965 Bild 1 Tieftongenerator Typ 2012 , VEB Funkwerk Erfurt Bild 2 Generatorteil des Tieftongenerators Typ 2012 (vereinfachter Stromlaufplan) 242 » Ausgangsspannung bedeutet aber weniger Strom durch den Heißleitei, also großen Widerstand. Die Gegenkopplung wird wieder kleiner, die Ausgangsspannung größer. In Wirklichkeit stellt sich ein Mittelwert für Ausgangsspannung bzw. Gegenkopplung ein. Die nichtlineare Gegen¬ kopplung sorgt für eine verzerrungsarme Begrenzung der angefachten Schwingung, auch wenn (z. B. bei Frequenzwechsel) sich die Widerstände des Wien-Brückenkreises ändern (d.h. die Verstärkung des rückgekop¬ pelten Verstärkers): Die Amplitude der erzeugten Schwingung bleibt konstant. Nach der Schwingungserzeugung in der Wien-Brückenschaltung führt man die erzeugte Tieftonfrequenz (sie ist in Stufen zu 0,1 Hz dekadisch in 4 Stufen einstellbar) einer weiteren Elektronenröhre zu, in der die Ausgangsspannung verstärkt wird. Die bei einer unteren Frequenz¬ grenze u.a. auftretenden Probleme seien hier nur wie folgt angedeutet: Größe der Koppelkondensatoren von Anode Rö 2 zum Gitter der erwähnten Leistungsverstärkerstufe Rö 3 — 6 [xF bei einem Gitter- ableitwiderstand von 1,1 MOhm. Die Ausgangsspannung der Tiefton¬ frequenz wird von einem eingebauten Instrument angezeigt, was für manche Messung wichtig sein kann.-Soviel über die Tieftonfrequenzen. Ein Frequenzgebiet, das auch den Amateur praktisch interessiert: Bei der Post wird gelegentlich für Messungen ein „Normalgenerator“ benötigt. Er heißt so, weil er (der Definition des Neper-Nullpegels gemäß) eine Leistung von 1 mW an einem äußeren Widerstand von 6000hm abgibt, und zwar bei gleich großem Innenwiderstand und einer Frequenz von 800 Hz. Der Generator soll vielseitig verwendbar sein (z. B. wird er auf Montage in Verstärkerämtern benutzt). So liegt es nahe, ihn transistorisiert und netz¬ unabhängig aufzubauen. Bild 3 zeigt den Normalgenerator Typ 2014, Bild 4 die (vereinfachte) Schaltung des Gerätes (ebenfalls vom VEB Funkwerk Erfurt). Die Schaltung ist äußerst unkompliziert und betriebs¬ sicher: Ein Transistor OC 820 wird über einen Übertrager rückgekoppelt und erzeugt eine Wechselspannung. Die Frequenz bestimmt der Kon¬ densator C 3 . Auf der Sekundärseite des Übertragers wird die Wechsel¬ spannung ausgekoppelt und dem Ausgang zugeführt. Vor dem durch W 8 und W 9 gebildeten Generator-Innenwiderstand (für die Ausgangs¬ spannung) erfolgt die Messung der Wechselspannung, am Meßinstru¬ ment MSi die Anzeige. Mit Wj läßt sich die Batteriespannung des Transistors und damit - wenn erforderlich - seine Oszillatoramplitude nachregeln. Ein Dämpfungsglied, regelbar mit S 3 /S 4 , erlaubt das Um¬ schalten der Ausgangsleistung von 0 auf 1 Np. Die Übertragung von Ferngesprächen auf Leitungen - direkt oder über den Umweg der Trägerfrequenz - ist in unserem Staat der Deutschen Post Vorbehalten. Doch der kurz beschriebene Normalgenerator kann vielen Amateuren Anregung geben, etwas ähnliches nachzubauen. 4 243 Bild 3 Normalgenerator Typ 2014 (VEB Funkwerk Erfurt) Ein dritter Generator vom VEB Funkwerk Erfurt vervollständigt die Liste der hier vorgestellten Meßgeräte dieses Werkes: der Breitband¬ generator Typ 2016 (Bild 5). Er erzeugt eine beliebig wählbare Frequenz im Intervall 10 Hz bis 10 MHz. Die Größe seiner Ausgangswechsel¬ spannung kann zwischen 3 (jlV und 10 V eingestellt werden. Ein einge¬ bautes Instrument zeigt die Ausgangsspannung an. 16 Röhren bilden die Bestückung dieses Laboratoriummeßgerätes (30 kg Masse!). Inter¬ essant ist das Blockschaltbild des Generators (Bild 6). Für die Schwingungserzeugung wird im Bereich 10 Hz bis 1 MHz ein Bild 4 Vereinfachter Stromlaufplan des Normal¬ generators 244 Bild 5 Breitbandgenerator Typ 2016 (VEB Funkwerk Erfurt) RC~ Generator Anzeige teil Bild 6 Blockschaltbild des Breitbandgenerators 245 RC-Wien-Brückengenerator, im Bereich 1 MHz bis 10 MHz ein geregel¬ ter LC-Generator verwendet. Die Regelung besteht darin, daß die Aus¬ gangsspannung des Oszillators über eine Gleichrichterröhre eine Regel¬ spannung erzeugt, die den Arbeitspunkt der Oszillatorröhre (EF 89) bestimmt. Dadurch wird die Ausgangsspannung auf einem nahezu konstanten Wert gehalten. Das gleiche Prinzip der Regelung (allerdings nicht am Oszillator) findet man bei der sogenannten Schwundregelung im Superhet-Rundfunkempfänger. Nach der Schwingungserzeugung und der Verstärkung auf die erforderliche Leistung (man beachte die „dik- ken“ Verstärkerröhren) wird die Ausgangsspannung angezeigt und in den folgenden frequenzabhängigen Teilen definiert gedämpft. Bei der Betrachtung dieser und anderer Meßgeräte kann beim Leser die berechtigte Frage auftauchen, wie denn beim Export von Meßgeräten der anderssprachige Kunde die Beschriftung der Bedienungsknöpfe, Ausgangsspannungsbuchsen usw. lesen kann. Jeder Techniker gewöhnt sich natürlich schnell an „seine“ Geräte und kann bald auf Beschriftun¬ gen verzichten. Doch das darf man beim Export nicht voraussetzen. Beschriftungen in verschiedenen Sprachen wären ideal, aber umständ¬ lich und bei kleinen Stückzahlen unwirtschaftlich. Man fand einen anderen Weg: Die Techniker der ganzen Welt sprechen alle die ihnen gemeinsame „Sprache der Technik“. So wird auch die Beschriftung der Meßgeräte in dieser internationalen Sprache vorgenommen. Bild 7 zeigt eine Zusammenstellung der von den Meßgerätewerken unserer Republik gewählten Symbole für die Beschriftung*. Einige dieser Zeichen sind dem Techniker sofort verständlich. Bei einigen muß er etwas nachdenken, einige mögen sogar anfangs unverständlich sein. Doch der Gedanke ist gut und wird sicher den Beifall jener ausländischen Kollegen finden, die mit den Geräten arbeiten sollen. Zurück zu den Meßgerätetypen. Neu (1963) u. a. ist der Selektograf SO 86 F für Fernsehempfängerreparaturen usw. vom VEB Technisch- Physikalische Werkstätten (TPW) in Thalheim-Erzgebirge (Bild 8). Da der Begriff des „Selektografen“ nicht überall als bekannt voraus¬ gesetzt werden kann, sei das allen Selektografen gemeinsame Prinzip erklärt: Eine Hochfrequenzspannung wird über einen mehr oder weniger großen Bereich frequenzmoduliert (gewobbelt); jedoch soll dieser Bereich größer sein als die Bandbreite des zu untersuchenden bzw. abzuglei¬ chenden Empfängers. Dieser Wobbelbereich bzw. Frequenzhub beträgt 0 bis 10 MHz im Fall des SO 86 F, ist also größer als die Bandbreite von Fernsehempfängern nach der bei uns üblichen CCIR-Fernsehnorm. Diese frequenzmodulierte Hochfrequenzspannung führt man dem Emp- * Siehe auch: Hermann, W., und Bartsch, E ., Sinnbilder für Bedienung nachrichten¬ technischer Geräte; radio und fernsehen 11 (1962) H. 11, S.360 und 3.U.-S. 246 O'P-OOC^^^HM 0O Bild 7 Zusammenstellung der Beschriftungssymbole an Meßgeräten u.ä. ein aus Eingang (Buchse) Bereitschaft Ziehen Drücken Rasten Heizen Kühlen Beleuchtung Thermostat Eichen Kontrolle Messen Helligkeit 0=3 P Schärfe Synchronisation Batterie laden Tastkopf Hupe Telefon Fernhörer Kopfhörer lose fest intern extern Leitungsweg, trennbar Leitungsweg. umschaltbar Leitungsweg, kapazitiv O)-W0 Ü 15 Bild 7 Fortsetzung handbetätigt automatisch betätigt Antenne allgemein Lautsprecher Verstärker Sender, allgemein Rechteckimpuls, in der Amplitude veränderb. Rechteckimpuls auf Nadel¬ impuls umschaltbar Auslösung am Anfang der steigenden und fallenden Flanke T astverhältnisänderung bei Rechteckimpulsfolge ¥\ JV O Nadelimpuls, dehnbar Sägezahnimpuls Kontrast Impulsgenerator schreibende Anzeige Empfänger, allgemein Empfänger für Höchstfrequenz Wechselstrom Hochfrequenz, regelbar Modulation Nadelimpuls Mäanderwelle Rechteckimpuls elektronische Anzeige Tonübertragung Lichtblitzanzeige Anode Gitter Katode Nennmaß Bild 8 Selektograf Typ SO 86 F (VEB Technisch-Physikalische Werkstätten Thalheim/Erzgebirge) fänger an passender Stelle zu, beispielsweise an der Antennenbuchse. Hinter dem Demodulator wird die Spannung wieder abgenommen und dem Sichtteil des Selektografen zugeführt. Nach ausreichender Verstär¬ kung kommt sie dort auf die Meßplatten einer Oszillografenröhre. Die Kippfrequenz an den Ablenkplatten ist mit der Modulationsfrequenz (Wobbelfrequenz) des Generatorteiles synchronisiert; aus Gründen der Vereinfachung wurde die Netzfrequenz 50 Hz gewählt. Da der Durch¬ laßbereich des Empfängers periodisch durch die Frequenzmodulation der Eingangsspannung „durchfahren“ wurde, sieht man auf dem Bild¬ schirm eine Abbildung der Durchlaßkurve. Ein weiterer Generator des Selektografen erzeugt genau einstellbare Festfrequenzen, die der gewobbelten Einga^gsspannung zugemischt werden. Sie ergeben auf dem Bildschirm FreqÜenzmarken, d.h. Striche oder Punkte in der abgebildeten Durchlaßkurve, die den eingestellten Festfrequenzen entsprechen. Bild 9 zeigt ein (willkürlich) gewähltes Beispiel eines Selektografenbildes. Der große Vorteil des Selektografen beim Empfängerabgleich leuchtet ein: Man braucht nicht mehr die Kreise einzeln auf die jeweils geforderte Resonanzfrequenz (auf Maximum) abzustimmen, sondern hat stets die gesamte Durchlaßkurve vor Augen. So kann man beurteilen, wie sich die Verstimmung des einen oder des anderen Kreises insgesamt auswirkt. 249 Durchlaßkurve Frequenzmarken Ubertragungs¬ maß Bild 9 Beispiel einer Durchlaßkurve auf dem Schirm eines Selektografen Auch die Einstellung der jeweils richtigen Kreisdämpfung wird sofort kontrolliert. Gerade beim Fernsehempfänger ist eine normgerechte Durchlaßkurve ungeheuer wichtig für gute Bild- und Tonqualität. Viele Abgleichfehler (die sich in Überschwingen, mangelhafter Auflösung, Intercarrierbrummen usw. auswirken) lassen sich ohne Selektografen nur sehr schwer erkennen. Der Selektografenabgleich erhöht nicht nur die Arbeitsqualität in der Reparaturwerkstatt, sondern hilft auch Zeit sparen. Dem Selektografen gehört daher die Zukunft! Wichtig am Typ SO 86 F ist u.a., daß er für die Frequenz 5 bis 340 und 465 bis 800 MHz ausgelegt ist. Damit erfaßt er außer dem Differenz¬ frequenz- und Zwischenfrequenzbereich moderner Fernsehempfänger alle Fernsehbänder (I bis V), ist also auch zukunftssicher im Hinblick auf die Einführung des UHF-Fernsehens. Ein anderes wichtiges Meßgerät - diesmal für Fernsehsender - sei noch aus der Vielzahl der Typen unserer Produktion herausgegriffen. Es handelt sich um das Video-Meßgestell VMX-3, das in Gemeinschafts¬ arbeit zwischen VEB Meßelektronik (früher VEB Werk für Fernmelde¬ wesen und Meßgeräte-Entwicklung des VEB Funkwerk Köpenick), VEB Funkwerk Erfurt sowie Rundfunk- und Femsehtechnischem Zen¬ tralamt (RFZ) der Deutschen Post entstand. Es enthält einen Video- Pegelmesser für den Frequenzbereich 16 Hz bis 10 MHz und die Pegel —70 bis +10 dB (bezogen auf 0,775 V = 0 dB) sowie einen Wobbelgenerator (Video-Wobbler) für den Bereich 0,2 bis 10 MHz, Frequenzhub 1 bis 10 MHz. Weiterhin hat das Gerät einen sogenannten 250 BAS-Signalgeber, einen sogenannten B-Signalgenerator, einen Femseh- meßoszillografen und einen Breitbandgenerator für die Frequenzen 10 Hz bis 10 MHz. Mit dem Video-Meßgestell können u.a. folgende Messungen am Fernsehsender ausgeführt werden: Pegel- und Störspannungsmessungen, Amplitudenfrequenzgang-Messungen, Messungen der Pegelhaltung, der (Bild)Linearität, der Dach¬ schräge der Synchron- und anderer Impulse, Messung des Einschwingverhaltens. Das Videomeßgestell ist eine wichtige Einrichtung nicht nur für die Inbetriebnahme, sondern auch für die Wartung und Reparatur aller Arten Fernsehsender, -Studios und -Richtfunkstützpunkte. Mit dieser Auswahl einiger moderner Meßgeräte unserer Industrie soll der kurze Streifzug in die Meßtechnik beendet werden. Wer sich für das jeweils komplette Fertigungsprogramm interessiert bzw. weitere tech¬ nische Daten erfahren möchte, der wende sich als Inlandsbezieher an die DHZ Elektrotechnik bzw. an das zuständige Großhandelskontor und auch an die Werke selbst. Der Auslandskunde erhält alle Hinweise über die zuständige Importgesellschaft bzw. DIA Heimelektrik Berlin. Antwort ® Der Gleichrichter ist kapazitiv belastet. Daher liegt in der Sperrzeit der Augenblickswert der Wechselspannung zuzüglich der Spitzen¬ spannung. auf die der Kondensator in der Durchlaßzeit aufgeladen wurde, am Gleichrichter. Erreicht die Wechselspannung den Spitzen¬ wert, dann liegt etwa die doppelte Spitzenspannung 2 ■ U Tr • yj2 « 2- 340 « 680 V am Gleichrichter. Bei den vom Hersteller angegebenen Daten für Halbleitergleichrichter und Gleichrichterröhren wird diese Tatsache bereits berücksichtigt. 251 In vielen Teilen der Erde werden unsere unter Berücksichtigung langjähri¬ ger Facherfahrung entwickelten Bauelemente der Nachrichtentechnik mit Erfolg verwendet Tastenschalter, Miniatur-Tastenschalter Transformatoren, Drosseln, Spulensätze Drahtwiderstände, UKW-Bausteine Gustav Neumann KG SPEZIALFABRIK FÜR SPULEN TRANSFORMATOREN • DRAHTWIDERSTÄNDE CREUZBURG/WERRA (THÜR.) Besuchen Sie uns zur Leipziger Frühjahrsmesse Technische Messe - Halle XVIII Reinhard Oettel DM2 ATE Flinkfernschreiben im Amateurfunk Die Fernschreibtechnik gehört zu den modernsten Nachrichtenüber¬ mittlungsarten, und die Fernschreibnetze werden wegen ihrer großen Bedeutung für Wirtschaft und Landesverteidigung ständig weiter aus¬ gebaut. Die Vorteile des Fernschreibens können wie folgt zusammen¬ gefaßt werden: - sofortige schriftliche Übermittlung von Nachrichten zwischen be¬ liebig weit auseinanderliegenden Fernschreibstellen; - einfache Handhabung der Fernschreibmaschine. Die Tastatur ent¬ spricht fast der einer Büroschreibmaschine, so daß mit Maschinen¬ schreiben vertraute Personen einen Fernschreiber bedienen können; - die geschriebene Nachricht kommt an den sendenden und empfan¬ genden Fernschreibmaschinen gleichzeitig zum Abdruck; - es ist möglich, Fernschreibmaschinen so zu schalten, daß die beiden miteinander verbundenen Maschinen gleichzeitig senden (schreiben). Bei dieser sogenannten Duplexschaltung wird die Nachricht jeweils nur von der Gegenstelle abgedruckt; - ein Fernschreiben kann wie jedes andere Schriftstück abgeheftet werden; Herstellung von Durchschlägen ist bei Blattschreibern möglich; - der Einsatz von Lochstreifensendern ermöglicht die automatische Aussendung von Fernschreiben mit hoher Schreibgeschwindigkeit; - Empfangslocher ermöglichen die gleichzeitige Herstellung eines Lochstreifens beim Empfang eines Fernschreibens; - Sammelschaltungen ermöglichen gleichzeitige Übermittlung eines Fernschreibens an mehrere Fernschreibstellen. Unter Funkfernschreiben versteht man die drahtlose Verbindung zwischen Fernschreibstellen unter zusätzlicher Verwendung von HF- Sende- und -Empfangseinrichtungen. Die interessanten technischen Vorgänge beim Fernschreiben und die vorgenannten Möglichkeiten haben die Funkamateure besonders in letzter Zeit bewogen, sich mit dem Amateur-Funkfernschreiben, „RTTY“ genannt, näher zu befassen. Auch in der DDR sind bereits 253 Bild la RFT-Blattschreiber mit angebautem Empfangslocher eine Anzahl Amateurfunkgenehmigungen zum Funkfernschreiben erteilt worden. Zum besseren Verständnis der Amateurfunk-Fernschreib¬ technik ist es notwendig, einige grundsätzliche technische Begriffe zu erläutern. Vorgang in der Fernschreibmaschine Vom Sender einer Fernschreibmaschine (Bild 1) werden nach Anschlag eines bestimmten Buchstabens oder Zeichens auf der Tastatur Strom¬ impulse erzeugt. Die Impulsreihenfolge der verschiedenen Buchstaben, Ziffern und Zeichen nach dem international üblichen Telegrafenalphabet Nr. 2 ist aus Tabelle 1 ersichtlich. Der Empfänger der Fernschreib¬ maschine sorgt dafür, daß aus diesen Impulsen wieder die entsprechen¬ den Buchstaben oder Zeichen entstehen, die der Drucker dann sichtbar macht. Grundsätze für eine drahtlose Fernschreibverbindung Für die Übertragung auf drahtlosem Wege ist die unverzerrte, störungs¬ freie und fehlerlose Übertragung der entsprechenden Impulsgruppen einschließlich Start- und Stoppschritt besonders wichtig. Zu den Grund- 254 Bild 1b RFT-Streifenschreiber mit angebautem Empfangslocher elementen einer drahtlosen Fernschreibverbindung gehören neben den Fernschreibmaschinen Kurzwellensender zur Umformung der Fern¬ schreibsignale in HF-Signale und Kurzwellenempfänger zur Aufnahme der HF-Signale. In Verbindung mit einem entsprechenden Zusatzgerät entstehen dann die Impulse, die die Fernschreibmaschine wieder in Buchstaben oder Zeichen umsetzt. In der Amateurtätigkeit der Fern¬ schreibtechnik sind 2 Betriebsarten üblich: - Al-Betrieb, bei dem der HF-Träger im Rhythmus der Impuls¬ gruppen getastet wird, die vom Fernschreibmaschinengeber kommen; - Fl-Betrieb, bei dem die HF um einige hundert Hertz im Rhythmus der Impulsgruppen umgetastet wird. Beide Betriebsarten lassen sich in der Sendeanlage relativ einfach ver¬ wirklichen. Bild lc RFT-Empfangslocher 255 Bild Id RFT- Lochstreifensender Das Senderprinzip Die einfachste Form der Tastung des Kurzwellensenders kann im Al- Betrieb erfolgen. Den Al-Betrieb kann man schon so verwirklichen, daß man die Anschlüsse des Fernschreibmaschinensenders an Stelle der Morsetaste einschaltet. Bei Fl-Betrieb muß man mit der Fernschreib¬ maschine die Frequenz des Senders im Zeichenrhythmus umtasten. Auch das läßt sich in herkömmlicher Art, z.B. mit einer Reaktanzröhre oder Kapazitätsdiode, verwirklichen. Grundsätze der Empfängertechnik Auf der Empfangsseite (Gegenstelle) sieht die Sache etwas komplizierter aus. Von dem Empfänger und dessen Zusatzeinrichtung verlangt man, daß er das HF-Signal wieder in einwandfreie, von der Fernschreib¬ maschine verwertbare Impulse umsetzt. QSB, QRM, QRN (Störungen) und Verformungen im Empfänger bereiten dabei große Sorgen. Grund¬ sätzlich sind hier die NF-Methode und die ZF-Methode für uns von Bedeutung, von denen sich die erste am leichtesten überblicken läßt. Der Anfänger sollte sich dabei zuerst mit der NF-Methode befassen. Voraussetzung ist, daß wir einen Überlagerungsempfänger mit BFO (2.Überlagerer) zur Hörbarmachung der unmodulierten HF-Signale haben. Diesen Empfänger stellt man so ein, daß am Kopfhörer oder am Lautsprecherausgang ein Niederfrequenzsignal von 800 bis 1000 Hertz bei ankommenden HF-Impulsen hörbar wird. Arbeitet der Sender der 256 Tabelle 1. Telegrafen-Alphabet Nr. 2 4- Stromschritt, — Pausenschritt (kein Strom) Buchstaben¬ reihe Ziffern- und Zeichenreihe Reihenfolge der Stromschritte Start¬ schritt 1 2 3 4 5 Stopp¬ schritt A — — + + — — — 4- B ? — 4- — — 4- 4- 4- C • — — Hb + 4- — 4“ D Wer da — HH — — 4* — 4~ E 3 — + — — — — 4" F — + — + 4“ — 4- G — — + — 4~ 4- + H — — — ~b — + 4~ I 8 — — + + — — 4~ J Klingel — 4- + — 4- — 4- K ( — + + 4- — 4* L ) — — + — — 4- 4" M • — — — 4- 4- 4* 4- N > — — — 4- 4- — 4- 0 9 — — — — 4" 4- 4- P 0 — — + 4- — + 4- Q 1 — + + 4- — 4- 4~ R 4 — — + — 4- — 4~ S t — + — 4" — — 4- T 5 — — — — — 4~ 4- U 7 — + + 4- — — 4- V — — — *P 4- 4" 4" 4~ W 2 — + + — — 4- 4~ X / — + — 4- 4* 4- 4- Y 6 — 4~ — 4" — 4~ 4- Z + 4* — — — 4- 4- Wagenrücklauf — — — — 4- — 4- Zeilenvorschub — — + — — — 4- Buchstabenwechsel — + + 4 - i 4- 4~ 4- Ziffern- u. Zeichenwechsel — + — 4- 4- 4~ Zwischenraum — — — 4- — — 4- — — — — — — 4- Bild 2 Anschaltung der FS-Maschine mittels Trafo , Gleichrichter und Relais Bild 3 Direkte Anschaltung der Endröhre des Empfängers Bild 4 Elektronenröhre als elektronischer Schalter an Stelle eines Relais Bild 5 Transistor o 4- an Stelle eines Relais Gegenstelle mit Frequenzumtastung, so stellt man empfangsseitig eine der beiden Frequenzen (Pausen- oder Stromschritt) auf Schwebungsnull ein, so daß nur eine der beiden Frequenzen hörbar ist. Die Schwund¬ regelung der Empfänger sollte außer Betrieb gesetzt werden. Die ein¬ fachste Möglichkeit besteht nun darin, die NF am Empfängerausgang gleichzurichten und einem Relais zuzuführen, das dann den Fernschrei¬ ber-Linienstromkreis tastet. Um teure und nicht immer brauchbare Relais zu umgehen, kann man den FS-Linienstrom auch auf elegante Art mittels Röhre oder Transistor steuern. Die Bilder (3 bis 6) zeigen einige Möglichkeiten. 259 [F-Verstärker Begrenzer Diskriminator Jmpulsformer Toststufe FS~ Maschine Bild 7 Blockschaltbild für F 1-Konuerter Komplizierte NF-Schaltungen arbeiten (nach einer amerikanischen Empfehlung) mit einem Frequenzhub von 850 Hz. Für den Empfangs¬ zusatz sind Eingangsfrequenzen von 2125 und 2975 Hz vorgesehen. Durch selektive Glieder werden bei umfangreicheren Anlagen die beiden Frequenzen gesiebt und getrennt verarbeitet. Man erreicht damit einen günstigeren Störabstand, Ausschaltung von Fremdeinflüssen, und kann die Übertragung auch noch garantieren, wenn ein Band ausfällt. Bild 7 zeigt eine solche Schaltung. Etwas komplizierter sind Empfangskonverter nach dem ZF-Verfahren. Bild 8 zeigt ein Blockschaltbild, aus dem die prinzipielle Wirkungsweise eines Fl-Konverters ersichtlich ist. Da der vorstehende Beitrag nur einen knappen Überblick über die Möglichkeiten des Amateurfunk-Fernschreibens geben sollte, wurde auf Verwendung von Hell-Schreibern bewußt nicht eingegangen. Zum Nachdenken @ Die Größe des Widerstandes R, der auf etwa 10 kOhm geschätzt wird, soll durch Strommessung bestimmt werden, indem nach dem Bild der Widerstand mit einem Mikroamperemeter in Reihe an eine Spannungsquelle mit der bekannten Spannung von 1,000 V gelegt wird. Welche Größe muß außerdem bekannt sein, damit die Größe des Widerstandes R aus der Strommessung ermittelt werden kann? Lösung siehe S. 297. 260 Rudi Bunzel „Hier ist der Fuchs“ Am Freitag spricht mich mein Freund Heinz an: „Gehst du Sonntag mit zur Fuchsjagd?“ „Tut mir leid, Heinzeimann, leider habe ich weder eine Flinte noch einen Jagdschein.. „Nicht doch“, fällt mir Heinzeimann ins Wort. „Ach so, ich weiß schon, du meinst mit Konfetti. Der Fuchs verliert die Papierschnipselchen auf seinem Weg, und die Jäger finden ihn dank seiner Spur - oder auch nicht, wenn er schlau genug ist. Das hat mir schon als Kind gefallen. Abgemacht, ich komme mit!“ Ungeduldig stampft Heinzeimann mit dem Fuß auf und meint, das sollten wir doch lieber den Kindern überlassen. Dann hält er mir einen Vortrag über eine dritte Sorte Fuchsjagd. Was er mir davon erzählt, will ich mal versuchen wiederzugeben. Also die Jäger, wissen Sie, die machen das gleiche, was Sie tun würden, wenn Sie einen Kopfhörer auf den Ohren hätten und Ihnen eine Stimme dauernd zuflüsterte „hier ist der Fuchs, hier ist der Fuchs“. Ja, richtig. Sie würden keine Ruhe geben, bis Sie den Burschen gefunden hätten. Kleinigkeit, meinen Sie, wenn der sich durch sein Gequassel selbst ver- Bild I Ganz klar , daß der Fuchs hier kaum zu sehen ist. Er hat sich gut getarnt. Mit einiger Mühe kann man ihn in der linken Bildhälfte ausfindig machen rät. Abwarten, so dumm ist er nun auch nicht, sonst wäre er ja kein Fuchs, sondern ein Esel. Also dieser Schlaumeier hat sich natürlich mit hochwohllöblicher Genehmigung der Deutschen Post - nicht etwa des zuständigen Revier¬ försters - einen Sender zusammengebaut, der je nach Konstitution mit einer HF-Leistung von 1 bis 30 Watt pustet. Damit verkriecht er sich in irgendeinen Bau, der nicht nur - wie man bei einem Fuchs annehmen sollte - im Wald, sondern auch auf einem Heuboden, bei kabellötenden Telefonarbeitern zwei Meter unter der Hauptverkehrsstraße, an der Kaffeetafel der Oma oder raffinierterweise im Jungfernstübchen der Freundin gelegen sein kann. Mehr darf ich über die verschiedenen Ver¬ stecke nicht sagen. Das wäre unfair dem Fuchs gegenüber, der will ja schließlich auch leben oder zumindest vor seiner Entdeckung noch ein Dutzend Jäger an der Nase herumführen. Denen hängt meist die Zunge aus dem Halse, wenn sie ihn endlich gefunden haben, und das ist ihm eine Genugtuung. Da habe ich z.B. mal einen gesehen, also den hätte ich beinahe nicht gesehen, aber ich will der Reihe nach erzählen. 262 Bild 2 Besonders schwierig sind Fuchsjagden im Stadtgebiet, da man sehr leicht zu Fehlpeilungen verführt wird. Am Sonntagmorgen gehe ich also mit Heinzeimann los. Es gießt wie mit Kannen. Mich stört das wenig, die Neugier treibt mich vorwärts. Wir kommen an einen Sportplatz. Hier wird gestartet. Der Regen hat etwas nachgelassen. Die Jäger lungern herum. Sie unterscheiden sich schon durch ihre Ruhe von dem übrigen Volk, das aufgeregt hin und her läuft und sich Starter, Schiedsrichter, Ordner oder was weiß ich wie noch nennt. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind Startnummer auf Rücken und Brust, Hörer auf den Ohren, der je nach Fertigkeit größere oder kleinere selbstgebaute Peilempfänger (oft mit einer imponierenden An¬ tenne), Kartentasche und Kompaß. Das alles gehört zu einer zünftigen „Äther-Fuchsjagd“. Damit die ganze Sache recht knifflig wird, ver¬ stecken sich meist gleich drei Füchse, selbstverständlich an verschiedenen Stellen. Und weil es schließlich ein Wettkampf sein soll, kann nur siegen, wer alle drei Füchse in der kürzesten Zeit gefunden hat. Das Jagdvölk¬ chen darf aber nicht etwa zu gleicher Zeit davonsausen. Weniger wegen des Flurschadens, den es anrichten könnte, als vielmehr wegen der Ge¬ fahr, daß einer dem anderen nachläuft, was wiederum besonders peinlich ist, wenn sich der erste in der Richtung geirrt hat. Das alles beobachtete ich oder erfuhr es von Heinzeimann. Jetzt geht es also gleich los. Einer mit einer Armbinde- denn es ist alles gut organisiert - händigt dem ersten Jägerlein seinen Empfänger aus. Der mußte ihn vorher abgeben, das ist Vorschrift, von wegen Schummeln und so. Der Starter senkt die Flagge - und schon schießt der Jäger los, wie von einer Tarantel gestochen. Hält er das durch, frage ich mich. Kaum habe ich ausgedacht, als er auch schon stoppt. Bruchteile von Sekunden ver¬ harrt er regungslos. Gleich fällt er um! Richtig, ein paarmal dreht er sich im Kreise - jetzt! Nein, so schnell, wie er stehenblieb, rast er in einer anderen Richtung weiter. „Er hat den Fuchs gepeilt!“ belehr tmich Heinz. Bald wird mir diese dauernde Starterei zu langweilig. Ich schlage mich in die Büsche und betrachtete mir die Angelegenheit aus der Busch¬ perspektive. Einige sind schon an mir vorbeigerast. Eben keucht wieder einer den leicht ansteigenden Waldweg herauf. Oben bleibt er stehen. Seinen Empfänger hält er hoch über den Kopf. Sein Anblick erinnert mich an einen Sieger auf dem Podest, der mit dem Blumenstrauß winkt. Nur das Gesicht ist nicht so freudig erregt. Er scheint nach innen zu blicken. Aus seinem Kopfhörer dringen unverständliche Laute an mein Ohr. Da der Berliner Rundfunk um diese Zeit nicht sendet, kann es sich nur um den Fuchs handeln. Also ist er auf der richtigen Fährte. Auf dem grünen Mittelstreifen des leicht abfallenden Weges legt er einen Zwi¬ schenspurt ein, nachdem er einen Blick auf die Karte geworfen hat. „Allzeit gute Fahrt!“ rufe ich ihm nach, aber er hört mich schon nicht mehr. Gut so, denn ein „Weidmannsheil“ wäre sicher angebrachter ge¬ wesen. 264 Bild 3 Die Minute vor dem Start. Dem Jäger wird der Empfänger den er am Tage vorher abgeben mußte , ausgehändigt. 265 Bild 4 Bei Fuchsjagden auf UKW kommt man nicht umhin , eine solche Antenne mit sich herumzutragen. 266 Bild 5 Die altbewährte Brotbüchse wird noch überwiegend als Gehäuse für Peilempfänger benutzt, international hält sie jedoch nicht Schritt. Ich marschiere ein Stück weiter. Der Regen wird wieder heftiger. Er klatscht mir gegen die Brille. Zeitweise beträgt meine Sicht nur etwa siebzig Zentimeter. Was nun folgt, werden Sie nicht glauben. Trotz meiner zeitweiligen Sehbehinderung entdecke ich den Fuchs. Auf einer und unter einer Zeltbahn, mitten in der „Geografie“, umgeben von trie¬ fenden Bäumen fristet er sein Dasein. Um bei der Wahrheit zu bleiben, ein glücklicher Umstand kam mir bei der Entdeckung zu Hilfe: Ich latsche nämlich plötzlich zufällig auf ihm herum. Ob dieser Störung flucht er verständlicherweise fürchterlich, doch bewahrt er noch einen Funken Höflichkeit und sagt laut und vernehmlich „Rindvieh“, wor¬ auf ich mich meinerseits ebenfalls vorstelle. Seine Stimmung erreicht noch zweimal einen Höhepunkt. Einmal, als ich ihn frage, ob ich ihm einen Schirm besorgen soll, damit er nach Hause gehen kann. Das zweite Mal, als ich die wahrscheinlich nicht genug durchdachte Frage stelle, ob er einen Hund mithabe; denn ich hatte die im Gras liegende Antenne wegen der bereits geschilderten Witterungsverhältnisse als Hundeleine ausgemacht. Gerade will er mich zum Teufel jagen, damit ich seinen Standort nicht verrate, da wird Halali geblasen. Naß wie ein Scheuer¬ tuch erhebt er sich und grient zufrieden - vor Genugtuung: Die Hälfte der Jäger hat ihn nicht gefunden! Das nenne ich wahren Sportgeist! Gemächlich gehe ich zum Sammelplatz der Jäger. Heftige Diskussionen sind im Gange. Es geht um Wenn und Aber. Das Wenn überwiegt. Aber trotzdem sind alle recht zufrieden. Ich auch, denn wenn ich nicht dort gewesen wäre, wüßte ich bis heute noch nicht, was eine Fuchsjagd ist. Das nächste Mal bin ich wieder dabei, aber nicht mehr als Zuschauer (d.h. wenn ich bis dahin den „Praktischen Funkamateur“ Heft 7 ver¬ daut habe!). N.B.: Einen nicht unwichtigen Hinweis gab mir Heinzeimann noch, als ich mich verabschiedete: Die GST veranstaltet Fuchsjagden auch bei schönem Wetter! Ich heiratete einen Amateur! Ich bin, Gott sei es geklagt, keine normal verheiratete Ehefrau, sondern eine XYL, d.h. die Gattin eines Kurzwellenamateurs. Den Ausdruck „Kurzwellen- amateur“ verwende ich, w/w keine gröbere Bezeichnung niederzuschreiben. Meine Mutter hatte mich gewarnt... Aber lassen wir das. Die Tragödie begann an unserem Hochzeitstag, als Peter fast eine halbe Stunde zu spät zur Trauung erschien. Damals murmelte er etwas von einer Panne des Taxis, zwei Monate später traf die QSL-Karte ein, und die Panne stellte sich als „my only HB9-QS0“ von CO COS heraus, der ausgerechnet an diesem Tag während 5 Stunden auf einer verlassenen Insel arbeitete und 123 Stationen zu einem neuen Land verhalf. Die Tatsache, daß die QSL das QSO Nr. 121 und gleichzeitig die einzige Verbindung mit der Schweiz bestätigte , wog die Ver¬ spätung in den Augen meines Peters natürlich bei weitem auf. In den zwei für die Hochzeitsreise zur Verfügung stehenden Wochen bekamen wir jedoch nicht einen einzigen Gipfelpunkt der Umgebung zu Gesicht. Dafür aber hatten wir 28 Amateurstationen besichtigt und ebensoviele HAM-Feste durchgehalten. Von der 29. Besichtigung wurde ich durch den Umstand ver¬ schont, daß gerade eine Ionosphärenstörung wirksam war. Als wir bei HQ- Eddie ankamen (er erhielt diesen Übernamen, nachdem er drei Tage lang HQ129X gerufen hatte, weil er die Empfängerbeschreibung eines Amateurs \jQMt SWEET fiOtffg -©Af~ für eine neue Station gehalten hatte), trafen wir ihn gerade auf einem der Gänge zwischen seinem Briefkasten und seiner Station (die einzigen Orte, wohin er sich je begibt, ausgenommen Ionosphärenstörungen, welche er zum Versand von QSL-Mahnbriefen benutzt, die wahre, oft die Tränendrüsen anregende Meisterleistungen sind). Nach Hause zurückgekehrt, ging es ans Einrichten der Zweizimmerwohnung. Die erste Silbe des Substantivs „Zweizimmerwohnung” zeigt, daß als Standort für die Station keine große Auswahl vorhanden war: Das Schlafzimmer mußte herhalten. Hierauf wurde unter ständigen Verwünschungen an die Adresse des Erbauers des Hauses (wie kann man auf einem Grundstück bauen, auf dem nicht einmal eine anständige Longwire Platz hat!) der Garten verdrahtet. Ich habe mich bald daran gewöhnt, trotz Pfeifen, Zischen, Krachen und ähn¬ lichen Wohllauten, die oft die ganze Nacht über andauern, zu schlafen. Unan¬ genehmer ist Peters Gewohnheit, gelegentlich mit einem Begleiter vom Stamm heimzukehren, „um ihm noch rasch die Station zu zeigen”. Wenn die Be¬ dingungen gut sind, vergessen beide, daß eine XYL noch vor dem Morgengrauen ins Bett möchte. Vor einiger Zeit - der Storch wurde nächstens bei uns erwartet - schreckte mich ein Schrei und ein Aufprall aus dem Schlaf. Peter hatte anscheinend vergessen, beim Arbeiten im Sender den entscheidenden Schalter zu bedienen. In panischer Angst raste ich zum Telefon, um den Arzt zu alarmieren. Der kam gerade zur rechten Zeit ... Als Peter wieder zu sich kam, war er Vater einer etwas zu früh das Licht der Welt erblickt habenden Tochter. Glücklicherweise scheint sich die „Harmonische” (Ausdrücke haben die Leute!) trotzdem normal zu entwickeln. Während der Conteste (und an welchem Wochenende gibt es keine?) merke ich nur am flackernden Licht und an den Stromunterbrechungen, die von freneti¬ schen Rufen wie: „Rasch, setze eine neue Sicherung ein, ich glaube, AC4NC antwortet” begleitet sind, daß ich einen Mann habe. Dies scheint bei Amateuren so allgemein verbreitet zu sein, daß sie eine spezielle Abkürzung dafür ver¬ wenden: CW = Contest- Witwe. Mit den Nachbarn sind sämtliche diplomatischen Beziehungen abgebrochen (BCI!), so daß ich dort keine Zuflucht aus meiner Langeweile finden kann. Immer wenn Peter auf der Jagd nach neuen Ländern ist, darf kein Staubsauger benutzt werden (QRM-lokal), auch der elektrische Herd muß außer Betrieb gesetzt werden (die Sicherungen!!!). Letztes Weihnachten sollte ich endlich den längst fälligen Kühlschrank erhalten, aber der KS-99 katn gerade heraus („Eine unerreichte Selektivität, Schatz!”). Ich habe alle diese Tatsachen und Beispiele zu Nutz und Frommen meiner Geschlechtsgenossinnen niedergelegt, um sie vor einem gleichen unüberlegten Schritt zu warnen ..., falls sie diese Zeilen zu Gesicht bekommen! XYL Nach „OLD MAN” 4/54 270 das ist für Sie, lieber Leser, natürlich ein Begriff; wie sollten Sie Ihre Monatszeitschrift nicht kennenl Aber wie steht es mit dem anderen in Dresden N 23 Bürgerstraße 47, Fernruf 54781, ist Ihnen der auch so gut bekannt? Jedenfalls bietet er Ihnen als Spezialgeschäft Elektronik zur Zeit folgendes Sortiment: funkamafeur für Halbleitertechnik, Funk und Transistoren, die z.Z. gefertigt werden, Dioden (einschl. Schalt- und Richtdioden, Gleichrichter, Zenerdioden) Schichtwiderstände 0,05 - 0,125 - 0,250-0,5 W TNM - vorher HLS TNA - Anlaß- und Verzögerungs¬ widerstände TNK - Widerstände für Kompen¬ sationszwecke SV -Varistoren Kondensatoren - Keramik - Papier Elko NV und HV - Potentiometer Schicht und Draht kupferkaschiertes Basismaterial in kleinen Abmessungen, dazu Bau¬ elemente für gedruckte Schaltung Verbindungsleisten Röhrensockel - Kleinsttrafos Treiber und Übertrager Keramische Bauteile wie Stufenschalter - Röhrensockel Spulenkörper Kleinstrelais der Fa. Stuhrmann Gesprächszähler 8-60 V Mikrorelais der Keramischen Werke Hermsdorf Fotowiderstände - Ferritantennen Kerne - Stabilisatoren Görler-Spulenkörper Schalenkerne der optimalen Reihe Morsetasten - Kopfhörer - Röhren RauschdiodenGA560- Elektronen¬ blitzröhren der Fa. Preßler Drehkondensatoren der Fa.Elektrik Schalkau - Lautsprecher - Über¬ trager- Netztransformatoren Netzdrosseln - Heiztrafos Schiebetastenschalter des VEB Elektrotechnik Eisenach und der Fa. Neumann - Spulensätze Teile für Tonbandgeräte Nach Liefermöglichkeit der Industrie ,.Sternchen“- und „T100/101 R100“-Teile Weiterhin gehört zu dieser Auswahl natürlich sämtliches Zubehör, wie Stecker - Schalter - Lötkolben - Lötösen und Leisten - HF-Litze - Kabel - Mikrofone- Bandfilter - Einbaumeßinstrumente - Multizet II - Multiprüfer III - Isolier¬ schlauch usw. - Batterien einschließlich NC-Knopfsammler Fachliteratur finden Sie ebenfalls dort; und dabei sei darauf hingewiesen, daß für sämtliche im Militärverlag erscheinenden Originalbaupläne die entsprechen¬ den Einzelteile vorrätig gehalten werden (Versand per Nachnahme sowie bei Organisationen, Armeeklubs und Betrieben auf Rechnung ohne Wertgrenze im gesamten Gebiet der DDR). Eine Bitte an Sie, lieber Leser: Bestellungen bitte zweifach einreichen bei Ihrem Günter Fietsch Der Q-Multiplier - ein elektronisches Quarzersatzfilter Die in den letzten Jahren sich immer mehr bemerkbar machende Über¬ belegung der Amateurbänder verlangt von einem guten Amateur¬ empfänger besonders hohe Selektionsfähigkeit. Nur ein Doppelüber¬ lagerungsempfänger kann den höheren Anforderungen gerecht werden. Während die erste hohe Zwischenfrequenz eines derartigen Empfängers für eine gute Spiegelfrequenzfestigkeit sorgt, ergibt die zweite niedrige ZF, die in der Regel um 100 kHz liegt, eine verhältnismäßig gute ZF-Selektion. Betriebserfahrungen haben jedoch gezeigt, daß die Trenn¬ schärfe derartig aufgebauter Empfänger nicht mehr ausreicht. Man ver¬ langt heute im Amateursuper stetig regelbare Bandbreiten von etwa 100 Hz bis 3 kHz, so daß einwandfreier Empfang sowohl von Tele¬ grafie als auch von Telefoniesendungen möglich ist. Die vom Amateur selbst herstellbaren oder von der Industrie gelieferten Bandfilter mit einer Güte von Q = 150 bis 200 erfüllen die Selektionsansprüche des Amateurs nicht. Für Bandbreiten um 2000 Hz und darunter, bei leicht überkriti¬ scher Kopplung, ergeben sich Kreisgüten, die vom Amateur mit her¬ kömmlichen Mitteln kaum realisiert werden können. Als Ausweg bleiben also nur noch zwei Möglichkeiten: - stark entdämpfte Kreise (sogenannter Q-Multiplier = Güte-Multi¬ plikator) - Quarzfilter Es ist allgemein bekannt, daß sich Quarze wie Schwingkreise hoher Güte (Q = 20000 bis 50000) mit genau definierter Frequenz und extrem stabilen elektrischen Daten verhalten. Aus diesem Grunde sind sie für Filterschaltungen im ZF-Verstärker wie geschaffen. Man trifft deshalb häufig zur Selektionsverbesserung einstufige Quarz¬ filter in „klassischer“ Bauform an, sogenannte Phasing-Filter. Bei der¬ artigen Filtern ist jedoch die Durchlaßkurve stark unsymmetrisch. Durch die Phaseneinstellung des Filters lassen sich innerhalb des Durch¬ laßbereiches liegende Störsender ausblenden. Die Durchlaßkurve eines Phasing-Filters (Bild 3) ist sehr spitz. Wir wissen aber, daß die Forde¬ rung nach einer „Idealdurchlaßkurve“, einer Rechteckkurve, besteht (Bild 1). 272 Bild 1 Ideale Verstärkungskurve des ZF- Verstärkers b f Bild 2 Erzielbare Verstärkungskurve 1 überkritische Kopplung, 2 unterkritische Kopplung Bild 3 Durchlaßkurve eines Einfach- Quarzfilters ( Phasing-Filter) Bild 4 Durchlaßkurve eines Doppel-Quarzfilters 1 breit, 2 schmal f 18 Elektronisches Jahrbuch 1965 273 Höhere Selektivität bedeutet nun bei Telefonieempfang nicht eine klei¬ nere Bandbreite, sondern eine größere Flankensteilheit der Durchla߬ kurve bei einem guten „flat top“ (engl, flache Spitze). Wir sehen also, daß das Einfachquarzfilter den Anforderungen nicht gerecht wird. Der am Anfang erwähnte niedrige ZF-Verstärker, als „Q-5er“ bekannt, kann die Selektionsansprüche ebenfalls nicht befriedigen. Aus diesem Grunde hat man eine ganze Anzahl von Mehrfachquarz¬ filterschaltungen entwickelt (z.B. Doppelquarzfilter des Empfängers „Köln“). In den letzten Jahren sind derartige Filter weiter verbessert worden (z.B. 525-kHz-Filter der Fa. Telefunken u.a.). Alle derartigen Filter haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: Sie bleiben wegen ihres hohen Preises leider für den Amateur zur Zeit noch ein Wunschtraum (Bild 4). In Spitzensupern findet man nun häufig eine Kombination von Mehr¬ fachquarzfiltern und Q-Multiplier [3]. Hierbei wird die ausgezeichnete Selektion von Doppel- oder Dreifachquarzfiltern bei hervorragendem „flat-top“ und die Möglichkeit der wirksamen Ausblendung von Stör¬ trägern im Filterdurchlaßbereich sinnvoll vereint. Es kann selbstver¬ ständlich auch der Q-Multiplier allein zur Verbesserung der ZF-Selektion im Empfänger benutzt werden. Die entsprechenden Nachteile muß man dann natürlich in Kauf nehmen. Wirkungsweise des Q-Multipliers Der Q-Multiplier stellt im Prinzip einen stark entdämpften Schwingkreis dar. Dadurch erhöht sich die Güte des Kreises um den Faktor 20 bis 50, so daß man Kreisgüten von Q = 2000 bis 5000 und auch noch höher erreicht. Das wird elektronisch durch Einbau des Schwingkreises in eine Röhrenrückkopplungsschaltung erreicht. Der Grundgedanke hierzu stammt von O.G.Villard. Der Q-Multiplier bewirkt eine Resonanz¬ kurve, die der eines Einfachquarzfilters mit Phasenregler zur Antireso¬ nanzpunkteinstellung entspricht (siehe Bild 3 bis 5). Aus der Kurve ist ersichtlich, daß wir in der ZF-Kurve erstens eine Nullstelle und zweitens eine Spitze erzeugen können. a - Erzeugung der Nullstelle Will man in der ZF-Kurve eine Nullstelle erreichen, dann hat man zwi¬ schen Anode und Masse oder zwischen Gitter und Masse einer ZF- Stufe einen veränderlichen Widerstand (Scheinwiderstand) zu schalten. Dieser Scheinwiderstand muß bei einer ganz bestimmten Frequenz durch eine Gegenkopplung sehr klein werden. Sehen wir uns dazu Bild 6 an. 274 Bild 5 Durchlaßkurve eines QM-Filters ( schematisch) Röl Rö 3 Ferst.) Rö2‘ Bild 6 Schaltung zur Erzeugung einer Nullst eile in der ZF-Kurve Hier liegt eine Triode zwischen der Anode der Röhre Rö 1 und Masse. Zwischen dem Gitter und der Anode dieser Triode ist ein abgestimmter Verstärker geschaltet. Dieser Verstärker arbeitet mit positiver Rück¬ kopplung zur Gütemultiplikation. Die Schaltung wirkt nun so, als ob zwischen dem Gitter und der Anode der Triode Rö 2 ein hochselektiver Schwingkreis läge, d.h. ein Schwingkreis sehr hoher Güte. Dieser Ver¬ stärker muß so eingestellt werden, daß bei Resonanzabstimmung keine Phasenverschiebung zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangs¬ spannung auftritt. Die Röhre Rö 2 ist in diesem Falle sehr stark gegen¬ gekoppelt. Die Nullstelle im Durchlaßbereich des Filters wird also mit Hilfe des abgestimmten Schwingkreises im Verstärker (Rö 3) erzeugt. Die Tiefe der Resonanznullstelle soll sich bei der Abstimmung mög¬ lichst nicht ändern. Das wird erreicht durch ein entsprechendes Ver¬ hältnis der beiden Kondensatoren CI und C2. Das Minimum liegt bei C2 = 2C1. b - Erzeugung einer Spitze in der Resonanzkurve Haben wir zur Erzeugung der Nullstelle die Serienresonanzstelle ver¬ wendet, so können wir auch die Parallelresonanzstelle ausnutzen. Da¬ durch erhalten wir eine Spitze in der ZF-Übertragungskurve. Im ersten Fall wurde eine Frequenz unterdrückt, während wir jetzt eine Frequenz¬ anhebung anwenden. Auch hierzu eine Prinzipschaltung (Bild 7). Die 275 II —C Ausgang Bild 7 Schaltung zur Erzeugung einer Spitze in der ZF-Kurve (nach [\]) Röhre Rö 3 arbeitet wieder als rückgekoppelter Verstärker. Diesmal liegt die ganze Anordnung parallel zum Anodenschwingkreis der Röhre Röl. Betrachten wir den ersten Fall. Der Widerstand R sei kurzgeschlossen. Wenn der Schwingkreis des Verstärkers (Rö2) gegen die Zwischen¬ frequenz verstimmt ist, dann sind die Verluste im Anodenschwingkreis sehr hoch, da die angeschaltete Stufe stark dämpfend wirkt. Stimmt man jetzt den Schwingkreis L/C 1 — C2 auf Resonanz ab, dann wird der Resonanzwiderstand groß, weil die Röhre die Kreisgüte vergrößert. Es ist zweckmäßig, den Schwingkreis nicht voll anzukoppeln, sondern über einen Vorwiderstand R. Der Grad der positiven Rückkopplung, d.h. die Kreisgüte, die durch den rückgekoppelten Verstärker erzielt wird, und die Größe des Koppelwiderstandes R bestimmen die erzielbare Band¬ breite. Je größer der Widerstand R ist, desto größer muß die rück¬ gekoppelte Spannung sein, um eine kleine Bandbreite der „Spitze“ zu erreichen. In der obenangegebenen Schaltung läßt sich der Widerstand R kurzschließen; dadurch ist es möglich, die Bandbreite in weiten Grenzen zu variieren. c - Praktische Schaltungen des Q-Multipliers Für den Amateur ist es oft zweckmäßig, beide Schaltungen zu kom¬ binieren. In diesem Falle erhält man dann eine Nullstelle und auch eine Spitze in der Durchlaßkurve des Zwischenfrequenzverstärkers. Bild 8 zeigt eine praktische Ausführung dieser Art. Die Schaltung benutzt eine Doppeltriode vom Typ ECC 81; außerdem werden 2 Spannungs¬ stabilisatorröhren vom Typ STV 100/25 Z benötigt. Die Angaben der Schwingkreiselemente beziehen sich auf eine Zwischenfrequenz von 468 kHz. Die Verbindung zwischen dem ZF-Verstärker und dem Eingang des Q-Multipliers wird über ein Koaxkabel hergestellt. Zur Kompensierung der schädlichen Kabelkapazität ist eine Serieninduktivität vorgesehen. 276 Bild 8 Praktische Ausführung eines Q-Multipliers Die Einstellung der Rückkopplung wird mit Hilfe der beiden Potentio¬ meter in der Katodenleitung des rechten Systems der ECC 81 vorgenom¬ men, wobei die Einstellung der Spitzenhöhe und der Nulltiefe getrennt erfolgt. Die mit dieser Schaltung erzielte Anschaltdämpfung beträgt etwa 3 dB, die Tiefe der Nullstelle etwa 40 dB. Der Q-Multiplier wird zweckmäßig an die erste ZF-Verstärkerstufe des Empfängers angekop¬ pelt, nur so kann man Übersteuerungen durch eine zu hohe ZF-Span- nung mit Sicherheit vermeiden. Eine andere Schaltung zeigt Bild 9. Hierbei handelt es sich um ein von der Firma Collins entwickeltes Gerät. Eine Umschaltung von „Spitze“ auf „Null“ ist hier nicht vorgesehen; man macht von der ersten Methode der Erzeugung einer Nullstelle im Durchlaßbereich Gebrauch. Für den Q-Multiplier wird eine Doppeltriode ECC 83 verwendet. Das eine System arbeitet als Katodenverstärker, das andere als Rückkopplungs¬ verstärker. In dem Anodenkreis des Verstärkers liegt ein Brücken-T-Filter, dessen Resonanzfrequenz mit dem Drehkondensator C veränderbar ist. Das Potentiometer R dient zur Einstellung des Arbeitspunktes der Röhre und wird so eingestellt, daß die Stufe kurz vor dem Schwingeinsatz steht. Dadurch ist der Kreis L/C stark entdämpft und weist somit eine hohe Güte auf. Im Durchlaßbereich tritt eine tiefe Nullstelle auf. Der Dreh¬ kondensator C dient zur Ausblendung des im Durchlaßbereich liegenden Störträgers. Die Unterdrückung, die mit dieser Schaltung erreicht wer¬ den kann, liegt bei etwa 40 dB. Der parallel zum Schwingkreis liegende Schalter S gestattet die Abschaltung der gesamten Einrichtung. 277 Abgleich von Q-Multiplier Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz des Q-Multipliers ist ein sorgfältiger Abgleich. Am besten kommt man zum Ziel, wenn man dem ZF-Verstärker von einem Meßsender ein solches Signal zuführt, daß das S-Meter einen Wert von etwa S 9 + 40 dB anzeigt. Der Q-Multiplier wird abgeschaltet. Das Potentiometer R stellt man auf größten Wider¬ standswert ein. Danach schalten wir den Q-Multiplier ein. Mit dem Drehkondensator wird nun die Nullstelle in die Mitte des Durchlaß- 278 4 Bild 10 Resonanzkurve des Q-Multipliers nach Schaltung Bild 9 bereiches der ZF-Kurve gelegt. Nun gleicht man die Spule auf Minimum ab. R wird dann so eingeregelt, daß das S-Meter den Wert S 7 anzeigt; damit ist die entsprechende Schwächung des Störträgers um etwa 40 dB gewährleistet. Die Durchlaßkurve des Q-Multipliers (Schaltung Bild 9) zeigt Bild 10. Konstruktiver Aufbau Der benutzte Drehkondensator muß eine geringe Anfangskapazität auf¬ weisen, Gesamtvariation etwa 5 bis 50 pF. Alle Bauteile müssen von aus¬ gezeichneter Güte sein. Es dürfen nur keramische Kondensatoren be¬ nutzt werden. Der Drehkondensator muß keramisch isoliert sein; die Spule soll ebenfalls eine hohe Güte aufweisen. Es gilt: Je verlustarmer der Schwingkreis aufgebaut ist, um so größere Kreisgüten lassen sich erreichen. Die Verdrahtung sollte mit versilbertem Schaltdraht ausgeführt werden. Die mechanische Stabilität der gesamten Anlage ist von ausschlag¬ gebender Bedeutung für die Güte des Gerätes. Eine Stabilisierung der Speisespannung sollte stets vorgesehen werden. Man muß sich vor Augen halten, daß die Schaltung eine weitaus geringere Stabilität aufweist als ein Quarz. Aus diesem Grunde kommt dem stabilen und verlustlosen Aufbau sowie der Qualität der verwendeten Bauteile große Bedeutung zu. Literaturangaben [1] Fischer, Elektronisches Quarzersatzfilter mit kleiner Bandbreite, radio und fernsehen, 5/1954, S. 140. [2] Spillner , Quarzfilter oder QM-Filter - ein Vergleich, Funktechnik, 6/1959, S. 187. [3] Diefenbach, Amateurspitzensuper 10 bis 80 m mit 2-m-Konverter, Funk¬ technik, 6/1962, S.172. [4] Sperling, Etwas über den Q-Multiplier. Das DL-QTC, 1/1959. 279 VEB MESSELEKTRONIK BERLIN BERLIN 0112 • NEUE BAHNHOFSTRASSE NR.9-10 liefert elektronische Meßgeräte für Nieder-, Hoch- und Höchstfrequenztechnik Bewährte Spezialisten stehen zu Ihrer Beratung bereit Ing. Theo Reck Ein einfacher Konverter DM2 axo für 80 und 40 m Im nachfolgenden soll ein ganz einfacher KW-Vorsetzer beschrieben werden, der unter nachstehenden Gesichtspunkten entstand: - so billig wie irgend möglich - also keine Neuanschaffungen, sondern Material aus der „Bastelkiste“; - die Bänder 80 m und 40 m sollten brauchbar zu spreizen sein; - alle komplizierten Abgleicharbeiten sollten entfallen. Wie die Schaltung in Bild 1 zeigt, besteht die ganze Anordnung aus einer Misch- und Oszillatorstufe. Als Röhren finden die Typen 6 AC 7 und 6 J 5 Verwendung, die äußerst preisgünstig sind. Wem sie zu „alt¬ modisch“ erscheinen, dem sei die ECF 82 empfohlen. Der Eingang des Konverters ist ein abstimmbares Bandfilter, das mit dem Doppeldrehko nur auf Bandmitte grob eingestellt wird. Ein Nach¬ stimmen auf Maximum kann bei Empfang einer Station noch erfolgen. Der Drehko ist ein üblicher Rundfunk-Drehkondensator von 2 X 500 pF, der isoliert aufgebaut werden muß, was sich leicht bewerkstelligen läßt. Es genügt, ihn auf ein Pertinaxbrettchen zu setzen und die Achse mittels eines kurzen Stückes Keramikachse durch die Frontplatte zu führen. Verwendet man einen Doppeldrehko von etwa 2 X 325 pF, so erübrigt sich die Verkürzung durch die Kondensat’oren C v . Sie ist auch sonst nicht unbedingt notwendig. Die eigentliche Abstimmung des Konverters erfolgt nur mit dem durch¬ stimmbaren Oszillator. Es genügt hierzu ein Lufttrimmer o.ä. als Dreh¬ kondensator. Auf dessen Achse sitzt auch der Skalenzeiger. Ob eine Kreisskala wie im Mustergerät oder eine Linearskala verwendet wird, bleibt dem einzelnen überlassen; die Kreisskala ist zweifellos einfacher auszuführen. Der Oszillator schwingt bei einer Ausgangs-ZF von 1700 kHz von 5180 bis 5520 kHz, also zwischen dem 80-m- und dem 40-m-Band. Das ergibt einen Empfangsbereich von 3,48 bis 3,82 MHz bzw. 6,88 bis 7,22 MHz. Sollte als Nachsetzer ein Empfänger benutzt werden, der die ZF = 1700 kHz nicht in seinem Empfangsbereich hat (Rundfunk¬ empfänger), so ist die ZF auf 1600 kHz zu verlegen. Der Oszillator muß 281 Bild 1 Gesamtschaltung des Vorsetzers Spulendaten: L x = 5 Windungen am kalten Ende von L 2 , L 2 — 8,6 [xH, L 3 = 8,6 p.H, = 5,15 jxH, L 5 = 8 Windungen am kalten Ende von L 4 , L 6 = 125 jxH, Z, 7 = 30 Windungen am kalten Ende von L 6 dann von 5080 kHz bis 5550 kHz durchstimmbar sein, was einen Emp¬ fangsbereich von 3480 bis 3950 kHz bzw. 6680 bis 7150 kHz ergibt. In diesem Fall hat man sich mit einer geringeren Spreizung abzufinden. Für den Ausgangskreis lassen sich alle für diesen Zweck gebräuchlichen Spulenkörper verwenden (Haspelkern, Voigt, Görler usw.). Der Kreis sollte zweckmäßig abgeschirmt werden, ebenso die Leitung zum Nach¬ setzer. Für den Abgleich ist nur die Festlegung des Oszillatorbereiches notwendig sowie das Trimmen des ZF-Kreises auf größte Lautstärke. Die Bilder 2,3 und 4 zeigen den Aufbau des Gerätes, das zweifellos auch mit wesentlich geringeren Abmessungen gebaut werden kann. Bild 2 Vorderansicht des KW- Vorsatzgerätes ■ mmm Bild 3 Rückansicht - Man erkennt die 6 AC 7, 6 J 5, den ZF-Kreis, den Stabi und die Gleichrichterröhre EZ 80 283 284 Bild 4 (nebenstehend oben) Draufsicht auf den KW-Vorsatz Bild 5 (nebenstehend unten) Ansicht von unten - rechts unten die im Winkel zueinander stehenden Spulen des Eingangskreises (L\ und L 3 ). In der Mitte die Oszillator¬ spule . L 5 hier im Mustergerät im Innern von L 4 . Nur für versierte Amateure: Originalschaltung eines Empfängers für kurze Wellen von Manfred von Ar- denne, veröffentlicht im „Radio-Amateur” 1925 , Heft 9. Originalschaltung eines Superheterodyne-Empfängers aus dem Jahre 1924. Die vier Drehkondensatoren waren einzeln zu bedienen. 285 Temperatur- und Feuchtemessungen kostensparend Klimaprüfungen mit hohem wirtschaftlichem Nutzeffekt Feutron liefert Ihnen bewährt und dem neuesten Stand der Technik entsprechend: Feuchtemeßanlagen für Feststoffe wie • Gewebebahnen • Faserplatten • Papierbahnen • Hackschnitzel • Furniere • Brikettierbraunkohle © Luftfeuchte-Meßanlagen • Feuchtemeßanlagen für Einzelfeuchtemessungen • Klimaprüfschränke und Hygrostate • Wärmedurchgangsprüfer Unser qualifiziertes, wissenschaftliches Personal berätSie bei der Einführung der Feuchtemeßtechnik. Fordern Sie bitte unser Angebot Fabrik elektro-physikalischer Feutron Geräte Karl Weiss KG • Greiz/Thüringen Peter Wiese DM3VB Multibandkreise im Amateursender Das Problem, das hier angeschnitten wird, ist keinesfalls neu, doch sollte es wieder einmal diskutiert werden; denn Multibandkreise stellen keines¬ wegs eine Behelfslösung im Senderbau dar. Bei richtigem und zweck¬ mäßigem Aufbau ergeben sich folgende Vorteile: - Es entfallen sämtliche teuren, manchmal nicht ganz leicht zu be¬ schaffenden Keramik-HF-Schalter. - Sämtliche Amateurbänder 80 m bis 10 m werden nur durch Drehen eines Doppeldrehkondensators abgestimmt. Der Bandwechsel kann damit also sehr schnell erfolgen. - Trotz der 5 Amateurbänder werden nur 2 Spulen benötigt. Vielfach wird dem Multibandkreis der Nachteil der Mehrfachresonanz vorgeworfen. Ist er aber richtig aufgebaut, so kann es zu keinerlei Doppelresonanzen kommen. Der Aufbau dieser Kreise erfordert aber unbedingt ein gut funktionierendes Grid-Dip-Meter. Wirkungsweise des Multibandkreises Bekanntlich ist der induktive Widerstand einer Spule von der anliegen¬ den Frequenz abhängig; je größer die Frequenz, desto größer also auch der induktive Widerstand. Diese Tatsache macht man sich beim Multi¬ bandkreis zunutze. Die Spule L 2 besteht nur aus wenigen Windungen und hat daher bei den niedrigeren Frequenzen im 80- und 40-m-Band einen vernachlässigbar kleinen induktiven Widerstand. So kann man sich die Schaltung aus Bild 2 aus der in Bild 1 dargestellten entstanden denken. L 2 wurde wegen des sehr geringen induktiven Widerstandes fortgelassen und durch einen einfachen Leitungsdraht ersetzt. Dadurch liegen beide Drehkondensatorhälften C1 und C 2 parallel zu LI. Beim Durchdrehen des Drehkos erfaßt die Spule die beiden Amateurbänder 80 m und 40 m. Beim 20-, 15-und 10-m-Betrieb sind die Verhältnisse etwas anders. Der induktive Widerstand der Spule LI, die die größere Windungszahl be- 287 Bild 1 Prinzipschaltbild h Bild 2 Ersatzschaltung für 80 m und 40 m und 10 m sitzt, ist infolge der höheren Frequenzen auch stark angewachsen, so daß sich eine Ersatzschaltung nach Bild 3 ergibt. Die Spule LI wurde wegen ihres (allerdings nur theoretisch) unendlich hohen Widerstandes fort¬ gelassen. Die beiden Drehkondensatorhälften liegen jetzt mit L 2 in Reihe, so daß sich die Gesamtkapazität halbiert. Dreht man nun den Drehko durch, so erfaßt die Spule L 2 die Amateurbänder 20 m, 15m und 10 m. In der Praxis kann man jedoch die entsprechende Wirkung der Spulen- und Kondensator-Ersatzschaltung nach Bild 2 und 3 nicht so streng von¬ einander trennen. Ein Abgleich des fertigen Multibandkreises ist daher nur in eingebautem und vollständig zusammengeschaltetem Zustand möglich. Hinzu kommen die unvermeidlichen Schalt- und Röhrenkapa¬ zitäten, die auf die Resonanzfrequenz des Multibandkreises einen nicht unwesentlichen Einfluß haben. 288 Auswahl des Doppeldrehkos Die beiden Frequenzbereiche (für LI = 80 m und 40 m, für L 2 = 20 m, 15 m, 10 m) verhalten sich jeweils wie 2:1. Dafür ist aber eine Variation der jeweiligen Kreiskapazität von mindestens 4:1 erforderlich. Schaltet man beispielsweise eine Spule mit der Induktivität L = 20 (;.H mit einer Kapazität von etwa 25 pF zusammen, so ergibt sich als Resonanz¬ frequenz 7 MHz („Amateurfunk“, Nomogramme Seite 514). Genauere Werte ergeben sich aus der Thomsonschen Schwingungsformel 2n yj L • C Erhöht man nun bei gleichbleibender Induktivität die Kapazität des Kreiskondensators (Drehko eindrehen), so wird die Resonanzfrequenz immer niedriger, bis sie bei einer Kreiskapazität von etwa 100 pF den Anfang des 80-m-Bandes, nämlich 3,5 MHz, erreicht. Die gleiche Be¬ trachtung könnte man sinngemäß für einen Schwingkreis anstellen, der durch Variation des Kreiskondensators von 14 bis 28 MHz durchstimm¬ bar sein soll. Es müßte auch hier der Kreiskondensator wie im ange¬ führten Beispiel in der Endstellung (eingedreht) den vierfachen Wert der Kapazität gegenüber der Anfangsstellung (völlig ausgedreht) aufweisen. In der Praxis muß die Kapazitätsvariation des Doppeldrehkos für unsere Multibandkreise sogar noch etwas größer sein als 4:1. Die Be¬ gründung liegt darin, daß sich die Drehko-Einstellungen, die sich bei Schaltung nach Bild 2 für 80 und 40 m ergeben würden, keinesfalls mit den Drehkoeinstellungen für 20-, 15- oder 10-m-Betrieb (Bild 3) decken oder überlappen dürfen. Hätte man beispielsweise nur die Kapazitäts¬ variation 4 : 1 zur Verfügung, so müßte man das 80-m-Band mit seinem Anfang durch geeignete Induktivität so legen, daß sich bei völlig ein¬ gedrehtem Drehko Resonanz ergibt. Es arbeitet jetzt die Spule L 1. Bei ausgedrehtem Drehko ergibt sich das 40-m-Band, ebenfalls bei der Spule L 1. Aber man wäre gezwungen, die Spule L 2 so zu dimensionieren, daß sie bei eingedrehtem Drehko die 14-MHz-Resonanz bewirkt, weil sonst das 10-m-Band bei ausgedrehtem Drehko nicht mehr erfaßt würde! Und damit erreichten wir genau das, was vermieden werden sollte: Doppelresonanz 80/20 m bei eingedrehtem Drehko und 40/10 m bei ausgedrehtem Drehko. Die Variation des Drehkos muß also größer sein als 4:1, damit man genügend Spielraum hat, um die Bänder sauber nebeneinander staffeln zu können, wie es Bild 4 zeigt. Bei der Auswahl des Doppeldrehkos ist daher von vornherein darauf zu achten, daß eine Ausführung mit möglichst niedriger Anfangskapazi¬ tät genommen wird, denn die wirkliche Anfangs-Kreiskapazität hängt nicht allein von der Anfangskapazität des verwendeten Drehkos ab. 289 19 Elektronisches Jahrbuch 1965 Letztere wird durch die unvermeidlichen Schalt-, Streu- und Röhren¬ kapazitäten nicht unwesentlich erhöht. Beträgt die Anfangskapazität eines Doppeldrehkos beispielsweise 2* 10 pF und kommen als Schalt-, Streu- und Röhrenkapazität (kurz C s ) noch etwa 15 pF dazu, so er¬ geben sich im 80- und 40-m-Kreis folgende Verhältnisse: Beide Dreh- kohälften arbeiten parallel (siehe Bild 2); folglich C anfang des Drehkos = 2 • 10 = 20 pF. Dazu kommen die 15 pF (C s ), also Gesamtanfangs¬ kapazität = 35 pF. Die Endkapazität des Drehkos muß mindestens 4mal so groß sein, also 140 pF. Wegen der erforderlichen Bandaufstaf- felung (siehe oben) genügt aber kein Drehko, der 2 • 70 (= 140) pF End¬ kapazität hat. Die Endkapazität muß mindestens 100 pF für eine Dreh- kohälfte betragen, besser mehr. Etwas anders verhält es sich mit dem Einfluß der Streukapazität C s auf den 20-rn-, 15-m- und 10-m-Kreis. C s ist eine Kapazität, die man sich zwischen Anode und Masse geschaltet denken kann. Daher konnten wir im obigen Beispiel die Drehkoanfangskapazität und C s einfach addieren; denn beide Kapazitäten liegen parallel. Beim 20-m-, 15-m- und 10-m-Kreis liegt C s aber nur parallel zur Drehkohälfte C 1 in Bild 3. Da beide Drehkohälften in Reihe mit der Spule arbeiten, so wäre die Kreisanfangskapazität ohne Berücksichtigung von C s gleich der halben Anfangskapazität einer Drehkohälfte, da für Reihenschaltung von Kondensatoren gilt: In unserem Beispiel wäre also "ges 1 , 1 . c = -- = 5 pF 10 10 ohne Berücksichtigung von C s . Kommen jetzt noch die 15 pF Streukapazität zu C 1 hinzu, so ergibt sich _L = 1+1 = 1 C ges 25 1 10 50 Cges = 50 :7, mithin also etwa 7 pF Gesamtkreis-Anfangskapazität. Die maximale Kreiskapazität beträgt ungefähr 1 / 2 der Maximalkapazität einer Drehko¬ hälfte. Der Einfluß von C s ist bei der Berechnung der Endkapazität wesentlich geringer, was sich durch entsprechende Rechnung ohne wei¬ teres nachweisen läßt. Wie die vorhergehenden Betrachtungen zeigen, ist das A und O der Multibandkreise der richtige Drehko. Mit ihm steht und fällt der Wert 290 des ganzen Systems. Sämtliche bei uns handelsüblichen Drehkos sind für das Multibandprinzip nicht brauchbar, weil ihre Anfangskapazität zu hoch und damit die nötige Kapazitätsvariation nicht erreichbar ist. Man kann sich helfen, indem man von handelsüblichen Drehkos sämt¬ liche Metallhalterungen, wie Vorder- und Rückplatte, sowie auch even¬ tuelle Abschirmungen entfernt. Die Halterungen müssen dann durch Isoliermaterial, gleich welcher Art, ersetzt werden. Dadurch erreicht man wesentlich geringere Streukapazi¬ tät und ein verbessertes C-Verhältnis. Der Verfasser beschritt einen anderen Weg. Aus den bekannten Drehkobaukästen wurden die be¬ nötigten Drehkos zusammengestellt. Durch die keramischen Vorder- und Rückplatten wird die Anfangskapazität eines solchen Doppeldrehkos sehr gering. Natürlich muß man beim Aufbau des fertigen Drehkos auf das Chassis beachten, daß der Abstand Drehko-Chassis nicht zu klein wird, denn dadurch würden die Streukapazitäten wieder ansteigen. Ein Abstand von mindestens 1 cm ist einzuhalten. Der Drehko selbst enthält 2x9 Statorplatten und 2 X 10 Rotorplatten bei normalem Plattenabstand (die kleinen Abstandsringe des Baukastens verwenden). Die Statorplatten werden nicht einheitlich auf nur 2 Ge¬ windestäbe montiert, sondern die zum Drehko C 1 gehörenden Stator¬ platten auf den ersten beiden Gewindestäben, die zum Drehko C 2 ge¬ hörenden Statorplatten auf den beiden anderen Gewindestäben fest¬ geschraubt. Montageanweisungen sind ja jedem Drehkobaukasten mit¬ gegeben. Praktische Ausführung von Senderstufen mit Multibandkreisen Der Drehko muß nicht nur vom Chassis, sondern auch von allen anderen abschirmenden Metalltellen genügenden Abstand haben. Bei einer Ver¬ vielfacherstufe in Serienspeisung ist der Drehko isoliert vom Chassis aufzubauen. Bei Parallelspeisung wird der Rotor des Doppeldrehkos durch die Drehkobefestigung an Masse gelegt. Die Spule LI erhält etwa 19,5 Windungen, die Spule L2 10 Windungen aus Cul, 1 mm Durch¬ messer. Die Spulenachsen müssen um 90° gegeneinander versetzt sein. Der Abstand der Spulen von abschirmenden Metallteilen muß minde¬ stens gleich einem halben Spulendurchmesser sein. Weitere Konstruk¬ tionshinweise können den Bildern 5, 6 und 7 entnommen werden. Bild 5 zeigt die Vorderansicht der Zwischenstufen mit Multibandkreisen. Es empfiehlt sich, die Drehkos mit einer Feintriebskala zu koppeln. Die genaue Resonanzeinstellung wird dadurch wesentlich erleichtert. Diese Feintriebskalen können von der Firma G.Hruska, Glashütte/Sa., be¬ zogen werden. Es genügt, wenn die zweite Verdopplerstufe ein Instru- 291 3,5 «t 21 7 28 MHz 180° 90° 0* Orah winket Bild 4 Richtige Aufteilung der Amateurbänder ment zur Resonanzabstimmung erhält. Zunächst bringt man mit dem ersten Multibandkreis (links im Bild) das Instrument auf Maximal¬ ausschlag, dann dreht man den zweiten Multibandkreis auf das ge¬ wünschte Band und stimmt mit dem Feintrieb auf minimalen Instru¬ mentenausschlag nach. Nach einer Wiederholung beider Einstellungen sind die Zwischenstufen abgeglichen. Die Spulen wurden auf 35-mm- Sternkörper (Bild 6) gewickelt. Zwischen beiden Multibandstufen be¬ findet sich eine Abschirmwand aus 1-mm-Alublech. Bild 7 zeigt die Unterseite des Chassis. Auch hier empfiehlt es sich, die beiden Stufen durch eine 1 mm starke Alu-Abschirmwand voneinander zu trennen, damit Rückwirkungen sicher vermieden werden. Die beiden Bild 5 Vorderansicht der beiden Multiband-Zwischenstufen bei DM 3 VB. Man beachte die BandaufStaffelung auf den Skalen. In der Mitte unten befinden sich die Potentiometer für die negative Gittervorspannung. Der erste Multibandkreis (links) braucht nur auf 80 m, 40 m und 20 m zu arbeiten Bild 6 Ansicht der beiden Multi - bandstufen von oben. Zwischen ihnen befindet sich die 1-mm-Alu- Abschirmwand Röhren stehen sich (wie aus Bild 6 ersichtlich) unmittelbar gegenüber. Sie sind nur durch die Abschirmwände voneinander getrennt. Dadurch ergibt sich auf der Chassisunterseite eine kurze Leitungsführung. Nur in seltenen Fällen werden die Resonanzen auf den einzelnen Bändern bei einem neuaufgebauten Multibandkreis so liegen, wie es nach Bild 4 sein sollte. Nach dem Aufbau ist daher noch ein Abgleich mit dem Grid- Dip-Meter erforderlich. Zweckmäßig wickelt man ein paar Windungen mehr auf die Spulenkörper von L 1 und L 2, denn die richtige ßand- aufstaffelung läßt sich nur durch Verändern der Spulen erreichen. Man beginnt mit der Spule L 2, indem bei völlig ausgedrehtem Doppeldrehko nach und nach soviel Windungen abgewickelt werden, bis das Grid-Dip- Meter auf 29,7 MHz Resonanz anzeigt. Dann wird der Doppeldrehko eingedreht (maximale Kapazität). Nun wickelt man von der Spule L 2 langsam soviel Windungen ab, bis das Grid-Dip-Meter auf der Frequenz 3,5 MHz Resonanz zeigt. 293 Bild 7 Chassisunterseiten. Auch hier Abschirmung beider Stufen durch /- nun-Alu-Blech Natürlich müssen die Röhren beim Abgleichvorgang eingesetzt und die Stufen vollständig verdrahtet sein. Sind diese beiden Abgleicharbeiten vollendet, so überprüft man mit dem Grid-Dip-Meter die Lage der ein¬ zelnen Amateurbänder. Sollte sie noch nicht der Aufstaffelung nach Bild 4 entsprechen, so muß man die Windungszahlen weiter verändern, bis die richtige Lage erreicht ist. Beim Abwickeln von Windungen bei der Spule L 1 rutschen 3, 5 und 7 MHz nach links (s.Bild 4). Das gleiche gilt für die Bänder 14, 21 und 28 MHz beim Abwickeln von Windungen der Spule L 2. Zum Abgleich reicht das Grid-Dip-Meter völlig aus; ge¬ naue Markierungen ergeben sich dann beim praktischen Sendebetrieb. Verfügt der KW-Amateur über einen Sender mit Multibandkreisen, dann ist es ihm möglich, schnell und mühelos von einem Band auf das andere zu wechseln. In ein und derselben Stufe kann man verdoppeln, verdreifachen, vervierfachen oder nach Wahl auch geradeaus fahren. Es liegt auf der Hand, daß ein Sender mit Multibandkreisen weniger Stufen braucht als ein Sender mit Bandfiltern. Will man den Sender auf 80 m fahren, so ist über die Einstellung der Multibandkreise nicht viel zu sagen. Alle Senderstufen laufen geradeaus. Bei 40-m-Betrieb läuft der erste Multibandkreis auf 80 m, während der 294 zur PA Bild 8 Schaltung der Zwischenstufen bei DM 3 VB (Serienspeisung) Bild 9 Prinzipschaltung bei «w Parallelspeisung Rö2 zweite auf 40 m abgestimmt wird. Beim Betrieb auf 20 m stimmt man den ersten Multibandkreis auf 40 m ab, der zweite läuft auf 20 m. Eben¬ falls auf 40 m läuft der erste Multibandkreis bei 15-m-Sendebetrieb. Der zweite Kreis wird dann auf 15 m abgestimmt. Will man auf 10 m fahren, so steht der erste Multibandkreis auf 20 m, während der zweite auf 10 m arbeitet. Es sind auch noch andere Kombinationsmöglichkeiten vorhanden, so kann man z.B. bei 40-m-Betrieb beide Stufen auf 40 m laufen lassen. Was sinnvoller ist, mag der einzelne OM selbst ausprobieren. Feststeht, daß die Gefahr von Rückwirkungen weniger groß ist, wenn nicht alle Stufen auf gleicher Frequenz arbeiten. Setzt man in die zweite Multi¬ bandstufe eine EL 84 ein, so reicht die HF-Spannung dieser Stufe völlig aus, um eine Senderendstufe mit einer LS 50, P 35 oder SRS 552 aus¬ zusteuern. Auch als Tankkreis in der PA sind Multibandkreise verwend- 295 Bild 10 Rückansicht der Multibandstufen . Die Stromzufuhr erfolgt über eine Röhrenfassung bar. Da aber die wenigsten Funkamateure einen entsprechenden span¬ nungsfesten Doppeldrehko mit den erforderlichen Kapazitätseigenschaf¬ ten besitzen, sei an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen. Trennt man hinter der EL 84 den Koppelkondensator zur PA ab und bringt man den Multibandkreis 2 nacheinander auf allen Bändern in Resonanz, so muß eine in die Nähe dieses Multibandkreises gehaltene Glimmlampe auf allen Bändern hell leuchten; bei 80m wird sie rötlich leuchten, und je höher die Frequenz, desto bläulicher das Licht der Glimmlampe. Noch ein Hinweis: Wenn der im Sender verwendete VFO bereits mit einer genügend rückwirkungsfreien Pufferstufe arbeitet, so ist es zweck¬ mäßiger, die Rö 1 (EF 80) in C-Betrieb zu fahren. Das heißt, die Katoden¬ kombination entfällt, und die Katode wird direkt an Masse gelegt. Dann muß • die negative Gittervorspannung gesondert über eine 2,5-mH- Drossel zugeführt werden, wie es bei Rö 2 (EL 84) geschehen ist. Das Meßinstrument wird in die Anodenleitung der EL 84 geschaltet. Nach diesen Ausführungen dürfte es nicht mehr allzu schwierig sein, Multibandkreise aufzubauen. Vielleicht ist der Beitrag ein Anstoß, es bei einem neu zu bauenden Sender einmal mit dem Multibandkreis 296 zu versuchen. Besonders bei Klubstationen wird ja Wert auf einfachste Bedienung gelegt. Dieser Zielsetzung kommt die Verwendung von Multibandkreisen weitgehend entgegen. Literaturangaben Vogel , A ., DL3SZ, Der Multibandkreis; Funktechnik, 2 und 3/59, Ein moderner Amateursender; radio und fernsehen, 10/56. Antwort ® Es muß außerdem R N1 , der Widerstand des Mikroamperemeters, bekannt sein, da die an R anliegende Spannung gegenüber U um die am Innenwiderstand des Meßinstrumentes abfallende Spannung vermindert wird. Bei dem für das angegebene Beispiel benötigten Mikroamperemeter liegt R m in der Praxis in der Größenordnung von 1 kOhm. 297 Vollelektronische Übertragungsgeräte für Fernschreib- und Fernwirkzwecke - WTT T ransistor-T rägerfrequenz Fernsprechgeräte TTF1 und TTF4 Meßgeräte der Fernmeldetechnik für höchste Ansprüche Fordern Sie bei Bedarf Druckschriften an vom VEB FERN MELDEWERK LEIPZIG #• Leipzig 0 27 • Melscher Straße 7 Reinhard Oettel DM 2 ATE Mit Funkstationen kleiner Leistung im Gelände Im Nachrichtensport der GST wird der praktischen Funkausbildung große Bedeutung beigemessen, denn auf diese Weise bereiten sich viele Jugendliche systematisch auf den Ehrendienst in den Nachrichten¬ einheiten der NVA vor. Im Nachrichtensport stehen erfahrene Aus¬ bilder zur Verfügung, und auch die erforderliche Technik ist vorhanden. Die Ausbildung erfolgt nach einem vielfältigen Programm. Außer dem Hören und Geben der Morsezeichen, den Bestimmungen und Vorschrif¬ ten des Funkbetriebsdienstes erlernt man auch die Grundlagen der Bild 1 Vorderansicht des Gerätetornisters der Funkstation kleiner Leistung 299 • •• ;ä: ; :: mm 1 II v?« t ^ ■ ! Bild 2 So sieht die verbesserte Funkstation FK la aus 300 Elektro- und Hochfrequenztechnik. Den interessantesten Teil der Aus¬ bildung bildet jedoch die praktische Arbeit mit Funkstationen kleiner Leistung. In der Ausbildung verwendet werden die Funkstationen kleiner Lei¬ stung der Typen FK1 und FKla (Bild 1 und Bild 2). Bei diesen Geräten handelt es sich um tragbare kommerzielle Funksende- und Empfangs¬ anlagen, die mit einer Stromversorgung aus Batterien bzw. Akkus ar¬ beiten. Für die GST stellen diese Stationen bei richtiger Ausnutzung aller technischen Möglichkeiten vielseitig verwendbare und funktions¬ sichere Funkmittel dar. Außerdem gibt es noch eine Anzahl verschie¬ dener Funkstationen mittlerer Leistung in der GST, die als stationär oder portable betriebene Leitstationen verwendet werden. Die Funkstation FKla stellt eine Weiterentwicklung der Station FK1 dar. Sie ist bedeutend leichter und kann von einer Person transportiert werden. Zur Station FK1 dagegen gehört außer dem Gerätetornister noch ein Zubehörtornister. Der Gerätetornister enthält den Sende¬ empfänger, die Stromversorgung, Taste und Kopfhörer. Im Zubehör¬ tornister befinden sich die Antennenteile, Ersatzteile, Ersatzbatterien und Kleinwerkzeug. Die taktisch-technischen Daten beider • Funk¬ stationen unterscheiden sich nur unwesentlich voneinander. Sender Schaltung: Frequenzbereich: Leistung: Modulationsart: Betriebsart: Verkehrsart: Reichweite: Stromversorgung: Steuerstufe in ECO-Schaltung - Zwischenkreis - Endstufe in A-Betrieb (2 Röhren parallel) Bereich I 1450 bis 2700 kHz Bereich II 2700 bis 5000 kHz umschaltbar Al-Betrieb (Telegrafie) 1W A3-Betrieb (Telefonie) etwa 0,25 W Gitterspannungsmodulation Modulationsgrad etwa 50% Telegrafie (Al) und Telefonie (A 3) Wechselverkehr auf einer Frequenz 3 bis 50 km (je nach Antenne und Frequenz) Anodenbatterien (2 X BAS 80) - 1 NC-Sammler Empfänger Schaltung: 9-Kreis-Überlagerungsempfänger mit HF-Vorstufe und Schwingaudion Frequenzbereich: wie Sender Empfindlichkeit: Al == 3[xV (1 V NF an 4 kOhm) A3 = 1[lV (1 V NF an 4 kOhm) Zwischenfrequenz: 470 kHz Ausgang: 2 Kopfhörer (oder Handapparat) 301 Antennen - aufsteckbare Peitschen- (FK1) oder Stabantenne (FKla) - Dipolantenne mit Verlängerung für 1. Bereich - Anpassung im Gerät mit Grob- und Feinstufenschalter Allgemeines - Sender und Empfänger werden gemeinsam auf verschiedene Bereiche und Betriebsart umgeschaltet. Auch die Frequenzeinstellung erfolgt gemeinsam. - Frequenzabweichungen zwischen Sender und Empfänger sind mit der Empfängernachstimmung auszugleichen. - Betriebsfrequenzen können gerastet werden. Bild 3 zeigt das Blockschaltbild der Funkstation kleiner Leistung FK1. Der Antennenkreis wird gemeinsam von Sender und Empfänger be¬ nutzt. Bestückt ist das Gerät mit den Röhrentypen DF 191, DK 192, DL 193. Da Sender und Empfänger gemeinsam abgestimmt werden, kann nur Wechselverkehr auf einer Frequenz stattfinden. Es ist also entweder nur der Sender oder nur der Empfänger in Betrieb. Die Tast¬ zeichen des Senders(A1) und die eigene Sprachmodulation (A3) können mitgehört werden. Im A3-Betrieb kann die Funkstation über eine Fern¬ leitung mittels eines Feldfernsprechers betrieben werden. Da keine Fernschaltung vorhanden ist, übernimmt dabei der diensthabende Fun¬ ker die Bedienung des Gerätes. Im Ausbildungsprogramm der GST werden 10 Lehraufgaben als An¬ leitung für die praktischen Übungen mit der Funkstation kleiner Leistung vorgeschlagen, die sich vielseitig variieren lassen. Vom einfachen Tele¬ fonieverkehr in der Funkrichtung (zwei Stationen), Absetzen und Emp¬ fangen von Sprüchen in Telegrafie, Betrieb in der Bewegung (Marsch), Wellenwechsel, Wechsel der Aufbauplätze, Fernbesprechung usw. bis zur Bild 3 Blockschaltbild der Funkstation FK 1 302 Bild 4 Kamerad Radke (GO Radiocon , Holzhausen) an der Funkstation FK la während eines Wettkampfes im Gelände Arbeit in umfangreichen Funknetzen reicht die Skala der Möglichkeiten. Gemeinsame Übungen mit Fernsprechern, Fernschreibern, See- und Motorsportlern gehören zu den schönsten Erlebnissen der GST- Funker. Es läßt sich deshalb leicht erklären, daß neben den Jugendlichen eine große Anzahl älterer Kameraden und Reservisten aktiv in den Fort¬ geschrittenengruppen der Funker mitarbeiten und auch die erfahrenen Funkamateure daran teilnehmen. Bild 4 zeigt den Einsatz einer Funkstation FKla im Gelände anläßlich einer Meisterschaft. 303 Schaltungen mit Tunneldioden Wie weit bekannte Industrieschaltungen durch die Anwendung moderner Halb¬ leiterbauelemente vereinfacht werden können , zeigen die nachstehenden Schal¬ tungen , in denen Tunneldioden * als das wichtigste Bauelement eingesetzt sind. In der Zeitschrift „Radio Electronics“, Heft, 3 und 4/61, wurden die nach¬ folgenden Schaltungen beschrieben: Einfaches Dip-Meter mit Tunneldiode Bereits durch die Anwendung des Transistors an Stelle der Röhre konnte das bekannte Grid-Dip-Meter wesentlich vereinfacht werden. Ersetzt man den Transistor durch eine Tunneldiode , so ist wiederum eine wesentliche Verein¬ fachung und weitere Miniaturisierung des Gerätes möglich. Das beschriebene Dip-Met er überstreicht einen Frequenzbereich von 7,5 bis 260 MHz , der durch 5 auswechselbare Steckspulen erfaßt wird. Dieser Bereich kann sowohl nach oben als auch nach unten wesentlich erweitert werden , da die Tunneldiode einen weitaus größeren Frequenzbereich umfaßt. Die Schaltung ist äußerst einfach (Bild 1). Es werden lediglich 3 Widerstände , 1 Potentiometer , 1 Drehko , 1 Spulensatz , 1 Drehspulinstrument und 1 Knopfzelle benötigt. In¬ folge des negativen Widerstandes der Tunneldiode wird der Schwingkreis ent- dämpft, und die Schaltung arbeitet als Oszillator. Mit Hilfe des Spannungs¬ teilers stellt man die erforderliche Vorspannung ein. Die Spannung muß aus einer sehr niederohmigen Stromquelle entnommen werden. Die Anwendung des Tunneldioden-Dip-Meters ist die gleiche wie die des Röhren- bzw. Transistor-Dip-Meters. Die Arbeitspunkteinstellung erfolgt durch lang¬ sames Drehen des Potentiometers über den Spitzenwert des Stromes hinweg , bis der Strom wieder abnimmt (Bild 2). Bei etwa 0,6 mA schwingt die Schal¬ tung stabil. Bei Ankopplung eines passiven Resonanzkreises geht der Zeiger¬ ausschlag ruckartig zurück (Dip). * VEB WF Berlin hat 3 Typen von Tunneldioden entwickelt und fertigt diese bereits in kleinen Stückzahlen für Erprobungszwecke. Kürzwellenamateursender mit Tunneldiode ZL1AAX veröffentlichte 1961 die Schaltung eines Tunneldioden-Senders, der in seinem Aufbau sehr einfach ist (Bild 3). Er üb er brückte mit diesem Sender etwa 250 km. Die Tunneldiode liegt dem durch eitlen Quarzkristall stabilisierten Schwingkreis hochfrequenzmäßig parallel und erzeugt durch ihren negativen Widerstand eine ungedämpfte Schwingung. Die Antenne ist an das heiße Ende des Schwingkreises kapazitiv angekoppelt. Der Arbeitspunkt der Tunneldiode wird mit Hilfe des Potentiometers eingestellt, ähnlich wie im zuvor beschriebenen Dip-Meter. Die Überschreitung des negativen Kennlinienbereiches muß vermieden werden, um die Tunneldiode nicht zu gefährden. Literatur: Home made tunneldiode CW-transmitter. by Lester A. Earnshaw, ZL1AAX, Radio Elektronics, H. 3161, S.34 und 35. Build this tunneldiode Dipmeter, by Rufus P. Turner, Radio Electronics,H. 4/61 , S. 42 und 43. 20 Elektronisches Jahrbuch 1965 Klaus Strietzel DM 3 ZZL Kleinstation für den UKW-Amateur Konverter für 144 MHz Es wird ein Konverter für 144 MHz beschrieben, der sich vielseitig ein- setzen läßt und einfach im Nachbau ist. Das von der Antenne aufgenom¬ mene Signal gelangt über eine symmetrische Leitung an eine mit einer ECC 84 bestückte Kaskode. Koaxkabel ist als Antennenzuleitung ver¬ lustfreier, Bandleitung jedoch kann man bei Portable-Einsatz weit ein¬ facher transportieren und verlegen. Die Kaskode ist breitbandig auf¬ gebaut, um den Aufwand an Schaltelementen gering zu halten. L 3 läßt sich durch ein Loch im Chassis bequem auf größte Lautstärke ein¬ stellen. Über L4 und L5 gelangt das verstärkte Signal an die Misch¬ stufe. Das Mischprodukt wird mit einem auf 28 MHz umgewickelten 10,7-MHz-Bandfilter ausgesiebt. Bandbreite (die hier 2 MHz beträgt) und Güte des Filters verlangen einen Kompromiß. Will man eine große Bandbreite erreichen, so muß das Bandfilter stark bedämpft werden; da¬ mit sinkt aber die Güte. Der Drehkondensator C 1 stimmt den Kreis zwischen 27 und 29 MHz grob ab. Durch diese zusätzliche Abstimm¬ möglichkeit umgeht man den Einsatz zweier versetzter Kreise, und die Verstärkung bleibt über den ganzen Bereich gleich. Ursprünglich handelte es sich um einen selbsterregten Oszillator in Dreipunktschaltung, aber die Stabilität reichte nicht aus. Zufällig war ein Quarz mit der Frequenz 23,4 MHz vorhanden. Dieser wurde an Stelle des Gitterkondensators eingelötet. Nun arbeitet die Schaltung als Obertonoszillator. Die Einstellung ist etwas schwierig. In die Anodenleitung wird ein Milliamperemeter ge¬ schaltet, das im Resonanzfalle einen scharfen Anodenstromdip anzeigt. Den Kreis stimmt man mit dem Trimmer C2 grob auf die Oberton¬ frequenz ab. Die Feineinstellung besorgt der Messingkern in L 6, der von außen zugänglich sein sollte. Über die inneren Kapazitäten der ECC 91 wird die Oszillatorfrequenz der Mischstufe zugeführt. Sämtliche Heizleitungen sind sorgfältig verdrosselt und mit 5 nF ver¬ blockt; die Anodenleitungen brauchen nur verblockt zu werden. Der 306 Bild 1 Gesamtansicht Bild 2 Blick in die Verdrahtung. Der Quarz wurde aus dem Gehäuse genommen, die Halterung mit Lötösen versehen und direkt eingelötet 307 mechanische Aufbau ist so einfach wie möglich ausgeführt. Die Ver¬ drahtung soll kurz und stabil erfolgen. Massepunkte für die Röhren sind sorgfältig auszuwählen und mit starkem Draht untereinander zu verbinden. An einer 5-Element-Yagi-Antenne brachte der Konverter mit guter Lautstärke Stationen aus etwa 100 km Entfernung. Als Nach- setzer diente dabei der KW-Empfänger „Emil“. 308 Spulendaten des Konverters Es werden Spulenkörper mit 8 mm Durchmesser verwendet. L 1 - 2X 1,5 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL L 2 - 5 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL, Messingkern Diese beiden Spulen werden auf einem Körper ineinandergewickelt. L 3 - 7 Wdg., 1 mm Durchmesser, CuL, mit Eisenkern L 4 - 3,5 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL L 5 - 3,5 Wdg., 1,5 mm Durchmesser. CuL L 4/L 5 auf einem Körper mit Messingkern, Abstand etwa 5 mm L 6 - 4 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL L 7 - auf 30 MHz umgewickeltes Bandfilter (10,7 MHz) L 8 - Koppelspule, etwa 3 Wdg., 0,8 mm Durchmesser, CuL Alle Kreise wurden mit Hilfe eines Grid-Dippers abgeglichen, xtal - Quarz 23,4 MHz. Sender für 144 MHz Für Verbindungen im Ortsverkehr wurde dieser Kleinsender gebaut. Die Schaltung ist daher sehr einfach. Als Oszillator wird eine mit einem Quarz stabilisierte Rückkopplungsschaltung angewendet. Der Quarz liegt in Serie mit der Rückkopplungsspule und synchronisiert dadurch die höhere Frequenz des Schwingkreises. Allerdings weicht diese etwas von der genauen Harmonischen des Quarzes nach oben oder unten ab. In der ersten Stufe wird eine Frequenz von 48 MHz erzeugt, die über einen kleinen Kondensator (10 bis 30 pF) an das als Verdreifacher arbeitende System der ECC81 koppelt. Die Größe des Kondensators muß ausprobiert werden, da der Gitterableitwiderstand der Verdrei- facherstufe über diesen Kondensator den Oszillatorkreis zusätzlich be- dämpft. Die Frequenz 144 MHz gelangt symmetrisch über 2 Konden¬ satoren an die Gegentakt-Endstufe. Auch hier bedampfen die Gitter- ableitwiderstände zusätzlich denVerdreifacherkreis, so daß etwas Experi¬ mentieren notwendig wird. Die angegebenen Werte haben sich als günstig erwiesen. Die Neutralisierungskondensatoren C N bestehen aus je 2 Stück verdrilltem CuLS-Draht, 0,3 mm Durchmesser, von etwa 4 cm Länge. Sie werden bedarfsmäßig abgekniffen, bis die Endstufe ohne Ansteuerung nicht mehr schwingt. Moduliert wird der Sender mit einer EL 95. Die Modulationsdrossel ist ein Kern M 30. Als Mikrofon wird ein Kohlemikrofon verwendet. Mit dem Potentiometer stellt man den Modulationsgrad ein. Beim Abgleichen wird als erstes bei x die Leitung aufgetrennt und ein Milliamperemeter eingeschaltet. Beim Durchstimmen des Kreises von der höheren zur tieferen Frequenz ergibt sich im Synchronisationsfall ein Anodenstromdip. Der Anodenstrom sinkt dabei zunächst langsam 309 ab und erreicht sein Minimum, wenn ein Vielfaches der Resonanz¬ frequenz erreicht ist. Bei weiterem Durchstimmen springt er plötzlich wieder auf seinen alten Wert zurück. Die Schwingungen haben aus¬ gesetzt. Im Diagramm (Bild 6) ist der günstigste Arbeitspunkt einge¬ zeichnet. Schwingt nun die Quarzstufe stabil, dann wird die Verdrei- facherstufe zugeschaltet. Mit einer Anzeigeschaltung, bestehend aus Germaniumdiode und Mikroamperemeter, stimmt man auf maximale HF-Leistung ab. Die Trimmer müssen um gleiche Beträge verstellt werden, damit man den Kreis symmetrisch bekommt. In die Tast- 310 Bild 6 leitung wird ein Meßinstrument geschaltet. Die Quarzstufe verstimmt man, damit keine HF erzeugt wird. Dann kann die Endstufe neutralisiert werden. Ist das erledigt, so wird die Endstufe angesteuert. Bei Durch¬ drehen der Trimmer C4 und C 5 muß auch hier bei Resonanz ein deut¬ licher Dip des Katodenstromes auftreten. Die letzten Feinheiten holt man dann noch im Betrieb heraus. Der Aufbau erfolgt auf einer Platte aus Messing mit den Maßen 150 mm X 150 mm. Die Tauchtrimmer sind gleich mit einem Anschluß auf das Chassis gelötet. Ebenfalls direkt auf das Chassis wurden auch 311 Bild 8 Ansicht des fertigen Kleinsenders die Trennwände gelötet, die aus 0,5 mm Messingblech bestehen. Mit einer 5-Element-Yagi-Antenne wurden in Telefonie etwa 10 km überbrückt. In Al kann mit etwa 30 km Senderadius gerechnet werden. (Achtung! Die gesetzlichen Bestimmungen über den Betrieb von Sendern sind zu beachten!) Schwingkreisdaten für den Kleinsender L 1 - 6 Wdg., 0,5 mm Durchmesser, CuL, auf Stiefelkörper 12 mm, ohne Kern CI- Tauchtrimmer 3 bis 30 pF L 2 - 2 Wdg., 0,5 mm Durchmesser, CuL, 3 mm von L1 entfernt L 3 - 4 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL, freitragend, 8 mm Durch¬ messer C 2, C 3 - Trimmer Ko 2512, 5-14 pF L 4 - 2 X 2 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL, freitragend, 8 mm Durch¬ messer C 4, C 5- Tauchtrimmer 3 bis 30 pF L 5 - 2 Wdg., 1,5 mm Durchmesser, CuL ; zwischen L 4 gewickelt (siehe Bild 7). 312 Peter Zeisberg DM 2 BOL Technik auf 70 cm Dieser Artikel soll dem Abseitsstehenden einen Einblick in unsere Amateurtechnik geben, dem Interessierten und Newcomer aber ein kleiner Wegweiser sein. Deshalb werden viele Probleme nur angedeutet, und es wird dabei auf die einschlägige Literatur verwiesen. Damit ist dem Interessenten die Möglichkeit gegeben, sich mit der jeweiligen Thematik eingehender zu befassen. Bauelemente in Sendern und Empfängern Sch wingungskreise Bei einem Frequenzbereich von 420 bis 440 MHz können wir nur sehr schwer Schwingungskreise aus konzentrierten Schaltelementen her- stellen. Die geometrischen Abmessungen nähern sich der elektrischen Wellenlänge, und wir müssen uns deshalb mit den Problemen der Lei¬ tungstechnik befassen. So lassen sich z.B. mit einseitig kurzgeschlos¬ senen Paralleldrahtleitungen Parallelschwingkreise herstellen, wenn die Bedingung 1 = 2/4 erfüllt wird. Ist dagegen die Leitung offen, so entsteht - wenn 1 = 2/2 gilt - ein Parallelschwingkreis (Bild 1). Eine konzentrierte Kapazität C ersetzt ein gewisses Leitungsstück, so daß bei der Berechnung eines Lecherkreises (Paralleldrahtleitung) zum Einbau in eine Röhrenschaltung stets die Röhrenkapazität bzw. andere Belastungskapazitäten berücksichtigt werden müssen (C e ; C a ; C Last ). Andererseits ist es mit einer variablen Kapazität C v möglich, eine Lecherleitung kapazitiv abzustimmen. Die kapazitive Abstimmung wird in der Amateurtechnik der induktiven vorgezogen, da diese größeren konstruktiven Aufwand erfordert (Bild 2). Statt einer Paralleldrahtlei¬ tung kann man auch ein System zweier paralleler Bleche oder eine Kombination runder Innenleiter - runder Außenleiter bzw. runder Innenleiter - quadratischer Außenleiter verwenden. Die beiden letzten Typen bezeichnet man als Topf- oder Rohrkreise. Sie sind in der 313 / . A ~"1 entspricht rtjrrj 1 entspricht : [ n 1 «ß ß JWW 7 Bild 2 Bei Z~ 3008, C=2pF,A = 70cm l c =11cm, l L = j--l c =(17,5-11) cm = 6,5 cm elektrisches Prinzip mechanische Aasfährang Bild 3 Aufbau eines Topfkreises für 70-cm-Empfänger Empfängertechnik häufiger anzutreffen, da man auf Grund ihrer ge¬ schlossenen Bauweise hohe Güten durch geringere Eigenstrahlung erreicht (Bild 3). Zum Aufbau der Schwingungskreise verwendet man versilberten Kupfer¬ draht (1 bis 2mm Durchmesser), Messingblech (0,5 bis 0,7mm), Kupfer¬ oder Messingrohr (5 bis 8 mm Durchmesser). Als Abstimmkapazität eignen sich Luftdrehkos (Typ Febana Erfurt; C max = 7,5 pF), Luft¬ trimmer, Schmetterlingsdrehkos sowie auch Tauchtrimmer (Typ Philips). Vom Versilbern der Teile kann bei 400 MHz abgesehen werden. Röhren Es sei hier eine kleine Aufstellung von Röhren gegeben, die sich in der UHF-Amateurtechnik als brauchbar erwiesen haben (siehe Tabelle 1): 314 Röhren Rö äqu /D mA S V Ce/pF Ca/pF re/kQ bei 100 MHz ECC 85 500 6 3 1,2 6 ECC 91 470 3,6 2 0,4 4,8 EC 92 600 3,1 2,5 0,45 6,5 E 88 CC 300 12,5 3,3 0,5 EC 86 250 14,0 3,9 0,2 6CW4 (Nuvistor) 200 11,5 4 0,2 Sonstiges Alle anderen Bauteile, wie Widerstände, Kondensatoren und Spulen, weisen je nach Herstellung bei Frequenzen größer als 100 MHz frequenz¬ abhängige Blindanteile auf, so daß vor Einbau in UHF-Geräte entschie¬ den werden muß, ob die Abweichung vom Sollwert vernachlässigt werden kann (z. B. können Anschlußfahnen und -drähte der Bauelemente erhebliche Induktivitäten aufweisen und „unerklärliche Effekte“ her- vorrufen). Zur Abblockung eignen sich Durchführungskondensatoren sowie -filter. Die Entstördrossel (lOjj-H) leistet dabei gute Dienste (Hersteller: Kondensatoren-Werk Gera, VEB). Bei der Verdrahtung gelten die gleichen Gesichtspunkte wie in der UKW-Technik: kürzeste Leitungszuführung und übersichtlicher sta¬ biler mechanischer Aufbau; Gleichstromzuführungen stets HF-frei halten [1,2]. Meßmittel und Meßtechnik Die Meßmittel nehmen in der UHF-Technik eine wichtige Stellung ein; auch der Amateur kann sich diesem Umstand nicht verschließen. Da er jedoch in den meisten Fällen mit Frequenz-, Rausch- und Leistungs¬ messungen auskommt, beschränken wir uns auf die Beschreibung einiger passiver und aktiver Frequenzmesser, die sich verhältnismäßig leicht auf bauen lassen. Messung der Wellenlänge mittels Paralleldrahtleitung (Lecherleitung) Bild 4 Mit dieser Einrichtung lassen sich Wellenmessungen durchführen. Die Genauigkeit beträgt annähernd ± 1 MHz. Das Auftreten der Spannungs- (Strom-) Maxima im Abstand von A/2 (z.B. A/2 = 70 cm/2 = 35 cm) 315 m - Oszil- ;) lator < r V Q/?*/ h vy i Kurzschlußbugel L m Glühlämpchen — j 1 500Q Bild 4 bietet uns Meßpunkte (Maximumanzeige des Indikators). Diesen Lecher¬ kreis kann man nun an einen Oszillator oder Meßgenerator ankoppeln und Messungen durchführen. Die Frequenz ergibt sich aus der Be¬ ziehung f = c/A (c = 300000 km/s; A = Wellenlänge). Topfkreiswellenmesser Häufiger wird dem Topfkreiswellenmesser der Vorzug gegeben. Bei kleineren mechanischen Ausmaßen weist er höhere Genauigkeit auf. In Bild 5 ist ein derartiges Meßmittel gezeigt, das einen Bereich von 410 bis 460 MHz überstreicht. Es läßt sich aber auch nur das 70-cm-Band (420 bis 440 MHz) über 180° spreizen (180° entspricht dem maximalen Drehwinkel des Kondensators). Das piA-Instrunient gibt den Richtstrom an und weist somit bei Parallelresonanz ein Maximum auf (Absorptions¬ wellenmesser), siehe Bild 5. Schmetterlingskreis Mit Hilfe eines Schmetterlingskreises lassen sich sowohl aktive als auch passive Frequenzmesser aufbauen, deren Frequenz über einen großen Bereich linear mit dem Drehwinkel des Rotors geändert werden kann (z.B. 200 bis 500 MHz). Kapazität und Induktivität bilden eine ge- Dreh ko / a ’ . ' u t TypFebana Jnnenleiter | (jHF P Plattenpaar) keramische Vurchführung Schnitt A-A Bild 5 316 Rotor L Stator entspricht Prinzip (,'schematisch I Bild 6 Grid-Dip-Meter Rö \ Vzi *20k2 •HF-Dr m 2 (/V __L T 1k2 Rö- LD1, EC66, EC9? schlossene Einheit; bei Verminderung der Kapazität wird gleichzeitig die Induktivität kleiner. Mit einigem Geschick lassen sich derartige Schmetterlingskreise selber fertigen; außerdem wird in der DDR ein solcher Kreis industriell hergestellt (Bild 6). Die Handhabung eines Grid-Dip-Meters (eines aktiven Frequenzmessers) bereitet im Dezimetergebiet, soweit es sich um Arbeiten in einem fertig geschalteten Gerät handelt, erhebliche Schwierigkeiten, so daß man eine neue Meßanordnung verwenden muß. Unser aktiver, geeichter Oszillator wird definiert (z.B. über Koaxial¬ kabel) an das Meßobjekt gekoppelt. Dann mißt man direkt am Kreis die Spannung. Dazu kann ein einfacher Meßkreis genommen werden, be¬ stehend aus einem kurzen Drahtbügel, einer UHF-Diode, einem Konden¬ sator von 50 pF und einem 100-[iA-Instrument, Bild 7 [3, 4, 5, 6]. Empfängertechnik Es dominieren Überlagerungsempfänger; die Eingangsstufen sind Tuner sowie Konverter. Der Geradeausempfänger sollte einzig und allein bei kleinen Geländeversuchen (Gegensprechanlagen usw.) be¬ nutzt werden. Der berüchtigte Pendler hat seine Berechtigung als Meßkreis IJndikaturj Meßobjekt 317 Antenne- Bild 8 Blockschaltbild eines 70-cm-Tuners mit stabilem Oszillator (VFX) Stationsempfänger gänzlich verloren. Seine hohe Störausstrahlung kann den Amateurfunkverkehr benachbarter Stationen erheblich stören und sogar unmöglich machen. Viele Contestausschreibungen verbieten da¬ her den Einsatz dieser Geräte. Der Drang, auch auf dem Gebiete der UHF den neuesten Stand der Technik zu erreichen (Forderung nach hoher Frequenzkonstanz der Oszillatoren, nach geringem Eigenrauschen der Eingangsstufen und damit hoher Empfindlichkeit, guter Spiegelwellenselektivität und gerin¬ ger Störstrahlung), ließen folgende HF-Eingangsteile entstehen: Tuner Der Eingangsfrequenz wird eine variable Frequenz t überlagert und damit eine feste Zwischenfrequenz gebildet. Bei verhältnismäßig kon¬ stanter Amplitude des Oszillators kann das gesamte 70-cm-Band über¬ strichen werden. Die Empfindlichkeit des Empfängers ist in hohem Maße von der Bandbreite des Gerätes abhängig, diese aber wiederum von der Frequenzkonstanz des ersten Oszillators. Man verwendet neben Gegentaktoszillatoren auch den auf UKW bekannten VFX (Super- VFO), mit dem wesentlich höhere Stabilität zu erreichen ist. Das folgende Blockschaltbild soll nochmals den prinzipiellen Aufbau des Tuners zeigen, gleichzeitig auch kurz das Prinzip eines VFX erläutern (siehe Bild 8). Konverter Im Konverter erfolgt eine Mischung mit einem Quarzoszillator (plus Vervielfacherstufen). Damit erhält man am Ausgang eine ZF von zum Teil erheblicher Bandbreite. Aus diesem Grund beschränkt man sich auf den DX-Bereich (432 bis 434 MHz) und hat somit eine abstimm¬ bare ZF von 2 MHz Bandbreite. Diese ZF kann einmal auf einen vor¬ handenen KW-RX (10 m) oder auf 2-m-Empfänger gegeben werden. 318 Damit hat man gleichzeitig einen Nachsetzer, der allen Anforderungen (Konstanz, Empfindlichkeit und Bandbreite) genügt. Als Beispiel sei der Konverter von DL 0 SZ angegeben, der sich als 70-cm-Stationsempfänger bestens bewährt hat (Bild 9). Die Antenne (60 Ohm, koaxial) wird auf ein einseitig abstimmbares Eingangsfilter gegeben. In Parallelspeisung arbeitet die Röhre (PC 88) auf einen Topfkreis (in klassischer Form vorgesehen). Er ist innerhalb 319 des Bandes etwas nachzustimmen (Güte sehr hoch!). Induktiv wird die verstärkte UHF ausgekoppelt; eine zweite Koppelschleife nimmt die Oszillatorenergie auf und führt beide zur Mischdiode (additive Mi¬ schung). Ein Bandfilter auf 145 MHz dient der Ankopplung an die Kaskodestufe, die sehr einfach geschaltet wurde und nur der zusätz¬ lichen Verstärkung dient. Niederohmig erfolgt die Auskopplung der ZF (144 bis 146 MHz). Sendertechnik Auf diesem Gebiet hat sich in den letzten Jahren nichts Neues ergeben. Selbsterregte Sender verloren auf Grund ihrer Unstabilität die Berech¬ tigung als ernsthaftes Stationsgerät, da man derartige Ausstrahlungen mit unseren hochgezüchteten Empfängern nicht mehr aufnehmen kann (Bandbreite!). Es werden ausschließlich quarzstabilisierte Sender ver¬ wendet; sehr oft dient der 2-m-TX zur Ansteuerung einer 70-cm-Ver- dreifacherstufe (144 bis 144,6 MHz verdreifacht ergibt 432 bis 434 MHz). Um die gesetzlich festgelegte Eingangsleistung ausnutzen zu können, hat sich als Verdreifacherröhre die SRS 4452 bzw. GU 32 eingebürgert. 2/4-Lecherkreise dienen als Schwingungskreise. Im folgenden sei eine Verdreifacherstufe gezeigt, die mit einem 2-m-TX als Steuerstufe eine Eingangsleistung von 30 W hat (Bild 10). Rö SRSUU521GU22) Gitterkreis Anodenkreis Bild 10 Verdreifacher 144 bis 432 MHz 320 Antennentechnik Zum Schluß noch einige Worte zur Antennentechnik. Prinzipiell werden die gleichen Antennenformen verwendet, die auch auf UKW anzutrefifen sind (Yagi- und Gruppenantennen). Interessant ist es, die Auswertung des l.UHF-SHF-Aktivitätscontests 1962 zu betrachten, die unter anderem auch eine Aufstellung der verwendeten Antennen zeigt. Danach ergibt sich folgendes Bild: Von 38 Teilnehmern verwendeten 14 Stationen - 15-Element-Lang-Yagi-Antennen 17 Stationen - Yagi-Antennen 7 Stationen - Gruppen-Antennen [7, 8, 9, 10] Literaturangaben [1] Rothammel, K., UKW-Amateurfunk, Der praktische Funkamateur, Bd. 15, Deutscher Militärverlag, Berlin. [2] Autorenkollektiv, Amateurfunk, Deutscher Militärverlag, Berlin. [3] Schweitzer, H ., UHF-Messungen, Franckhsche Verlagsbuchhandlung Stuttgart. [4] Schweitzer, H., Dezimeterwellenpraxis, Verlag für Radio-Foto-Kino- technik, Berlin. [5] Megla, G ., Dezimeterwellentechnik, VEB Verlag Technik, Berlin. [6] Funktechnik, H.7, 1954. [7] funkamateur, H.5 und 8, 1961. [8] funkamateur, H.3, 4 und 5, 1963. [9] DL-QTC, H.2, 1963. [10] Springstein, K.A., KW- und UKW-Empfängerpraxis, Fachbuchverlag, Leipzig. [11] Reck, T ., UHF-Empfänger, Bd.33, Der praktische Funkamateur. 21 Elektronisches Jahrbuch 1965 ELEKTRONIK ist die Wissenschaft, die die Gesetzmäßigkeiten für die Wirkungs¬ weise und die Anwendung von Geräten untersucht, die auf dem Vorhandensein eines elektrischen Stromes im Vakuum und in verdünnten Gasen beruhen und auf den verschiedensten Gebie¬ ten der Technik Anwendung finden. Aus unserer Produktion: Rumpf, K.-H., Ing. BAUELEMENTE DER ELEKTRONIK Eigenschaften und Anwendung 4., durchgesehene Auflage • 328 Seiten, 330 Abb.,45Tafeln • Kunstleder 23,- DM Rumpf, K.-H., Ing. KOORDINATEN SCHALTER-ELEKTRONIK Wege zu neuzeitlichen Fernsprechvermittlungssystemen 264 Seiten, 161 Abb., 4 Beilagen • Kunstleder 20,- DM Rumpf/Pulvers TRANSISTOR-ELEKTRONIK 284 Seiten, 341 Abb. • Kunstleder 24,- DM Schure, A. HF-UBERTRAGUNGSLEITUN GEN (Reihe Elektronik für den Praktiker) Aus dem Amerikanischen • 80 Seiten, 37 Abb. • Broschur 6,- DM Die Bücher sind in jeder Buchhandlung erhältlich. Gegebenen¬ falls vermittelt der Verlag Bezugsnachweise. Auf Anforderung senden wir Ihnen gern Prospekt- und Katalogmaterial über wei¬ tere Fachgebiete unserer Produktion. VEB VERLAG TECHNIK Berlin C2, Oranienburger Straße 13/14 T Dipl.-Ing. Heinz Lange Elektronische Berechnung von Funkprognosen für Kurzwellen Seit 1951 werden im Heinrich-Hertz-Institut der Deutschen Akademie der Wissenschaften, Berlin-Adlershof, Prognosen der Kurzwellen¬ ausbreitung - sogenannte Frequenzberatungen - aufgestellt. Solche Berechnungen sind recht kompliziert und umfangreich. Die Bei eiche brauchbarer Kurzwellen hängen ab von der geographischen Lage der Funkstellen, von der Jahres- und Tageszeit sowie von der Intensität der ionisierenden Strahlung der Sonne, also der Sonnenaktivität. Es ist daher ein erheblicher Aufwand an Zeit und Personal zur Durchführung derartiger Aufgaben notwendig. l'-'V • :?.<•••■ i* ■ , • t **\ 1 t ■ *» I Bild 1 Eingabekarten des Rechenautomaten ZRA 1 mit den Grunddaten 323 c Q) C _o •+3 o c 3 E o i/> Ol C 3 Q) t: _o -Q C 3 O* o r* ^ Os Os Os r\ CT\ O — O #\ r\ O O 1-^ cd Nfn^ioyöP'OOOsOo O — CNcorJ-uosOr-OOCv v- o — (NrOTl-irivCr'OOCN 1 I I N N '— £ JS o c 3 so c X) — 3 « 3 C2 u, c o so so -O > SO so Tn O Der WBN-Code unterscheidet sich vom internationalen Code durch eine andere Markierung der Toleranzen. 1 Goldpunkt ±1% 2 Goldpunkte ±2% 1 Silberpunkt ±5% 2 Silberpunkte ±10% ohne Farbmarkierung ±20% b) Kondensatoren (ausgedrückter Wert in pF) 3^ B 2 “2 +■> E CO ^ C r; C C ü 3 03 *x3 X c • CO o 10 w bo c 5 g •»-> Cu U Ö 2 3 O x h CO 0) «—■ PQ fco a c • —» £ 3 z u ö =5 a> T3 X 2 cn 3 N bO c 3 ö •g N <2" > > > > > > > > > > > o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 1 1 1 (N m o vp vO o ■- O v - — Tj-iovOt"'GN I I I o—'CNm^iovor^oocs | | | N s- 3 £ X| o c o 3 J-. 2 •— o • —^ £ '3 o X) o 50 SD 2 > 50 £ 50 3 o X) E Normwerte der internationalen Reihe E 6 ß/lO ) En o ) E24 (VlO ) 1,0 1,0 1,0 1,5 1,2 1,1 2,2 1,5 1,2 3,3 1,8 1,3 4,7 2,2 1,5 6,8 2,7 1,6 Toleranz: 3,3 1,8 ±20% 3,9 2,0 4,7 2,2 5,6 2,4 6,8 2,7 8,2 3,0 Toleranz: 3,3 ±10% 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1 Toleranz: ±5% I Dezimalgeometrische Reihe (DIN-Reihe) R 5 ß/lO ) RIO (*^/l0 ) 1,00 1,00 1,60 1,25 2,50 1,60 4,00 2,00 6,30 2,50 3,15 4,00 5,00- 6,30 8,00 R 20 ( 2 ^10 ) R40 (^/lO) 1,00 1,00 3,15 1,12 1,06 3,35 1,25 1,12 3,55 1,40 1,18 3,75 1,60 1,25 4,00 1,80 1,32 4,25 2,00 1,40 4,50 2,24 1,50 4,75 2,50 1,60 5,00 2,80 1,70 5,30 3,15 1,80 5,60 3,55 1,90 6,00 4,00 2,00 6,30 4,50 2,12 6,70 5,00 2,24 7,10 5,60 2,36 7,50 6,30 2,50 8,00 7,10 2,65 8,50 8,00 2,80 9,00 9,00 3,00 9,50 Buchstabiertafeln Buchstabe deutsch (Vorschrift) deutsch (Amateur¬ gebrauch) russisch A Anton Amerika A Anna B Berta Boston (Baltimore) B Boris C Cäsar Canada L( Zaplja D Dora Dänemark jj' Darja E Emil England E Jelena F Friedrich Frankreich O Fedor G Gustav Guatemala r Grigori H Heinrich Honolulu (Holland) X Chariton I Ida Italien II Iwan J Julius Japan Vi Iwankratki K Konrad Kilowatt K Konstantin L Ludwig Luxemburg (London) JI Leonid M 1 Martha Mexiko M Michael N Nordpol Norwegen H Nikolai 0 Otto Ontario (Oslo) 0 Olga P Paula Portugal II Pawel Q Quelle Quebec m Schtschuka R Richard Radio P Roman S Siegfried Santiago C Ssemjon T Theodor Texas T Tatjana U Ulrich Uruguay y Uljana V Viktor Venezuela (Valencia) >K Shenja . w Wilhelm Washington B Wassili x Xanthippe Xylophon h Mjachkisnak Y Ypsilon Yokohama BI Jery Z Zeppelin Zansibar 3 Sina CH Charlotte — III Schura Ä Ärger —. H Jakow Ö Ödipus — H Tschelowek • • u Übel — IO Juri Buchstabe International ARRL IARU-Region I A Amsterdam Adam Alfa B Baltimore Baker Bravo C Casablanca Charlie Charlie D Dänemark David Delta E Edison Edward Echo F Florida Frank Foxtrott G Gallipolli George Golf H Havanna Henry Hotel I Italia Ida India J Jerusalem John Juliette K Kilogramm King Kilo L Liverpool Lewis Lima M Madagaskar Mary Mike N New York Nancy November O Oslo Otto Oscar P Paris Peter Papa Q Quebec Queen Quebec R Roma Robert Romeo S Santiago Susan Sierra T Tripoli Thomas Tango U Upsala Union Uniform V Valencia Victor Victor w Washington William Whisky X Xanthippe X-Ray X-Ray Y Yokohama Young Yankee Z Zürich Zebra Zulu Kleine Formelsammlung für Funkpraktiker Ohmsches Gesetz U = I • R; U = Spannung in V; I = Stromstärke in A; R = Widerstand inQ. I = _U R R=U. I Leitwert G = R R= i : G = Leitwert in S; R = Widerstand in Q. Leistungsformel U 2 Gleichstrom: P = U • I = I 2 • R =-; R P = Leistung in W; U = Spannung in V; I = Stromstärke in A; R = Widerstand in Q. Wechselstrom: P w = U • I cos o ,7 — fo ' d — Ai — — — o 2.71 • L 27i • R 0 • C 9 b 0 7 = absolute Bandbreite für Abfall auf 0,707 in Hz; f 0 = Reso¬ nanzfrequenz in Hz; d = Dämpfungsfaktor; Af = Bandbreite in Hz; q = Schwingkreisgüte; r = Serienverlustwiderstand in Q; L = Induk¬ tivität in H; R 0 = Resonanzwiderstand inQ; C = Kapazität in F. Relative Bandbreite ^2i = d; fo b 0 ,7 = absolute Bandbreite für Abfall auf 0,707 in Hz; f 0 frequenz in Hz; d = Dämpfungsfaktor. = Resonanz- Trennschärfe 1 9000 Hz bo,7 T 9 = Verhältnis der Resonanzspannung zur Spannung einer um 9 kHz neben f 0 liegenden Frequenz; b 0)7 = absolute Bandbreite für Abfall auf 0,707 in Hz. # Verstimmung durch kleine L- oder C-Änderung Af Aw 1 AL 1 AC f 0 ü) 0 ^ 2 L ~ 2 C ’ zlf/f 0 bzw. Aco/a) 0 = relative Frequenzänderung; AL\L = relative In¬ duktivitätsänderung; ACIC = relative Kapazitätsänderung. Zeitkonstante r = C • R = — ; R r = Zeitkonstante in s; C = Kapazität in F; R = Widerstand in Q; L = Induktivität in H. Reihenschaltung von Induktivitäten Lgcs = Li + L 2 + L 3 + • • •; L ges = Gesamtinduktivität der Reihenschaltung in H; usw. = Ein¬ zelinduktivität in FT. Parallelschaltung von Induktivitäten allgemein FgcS -Ll F 2 L3 für zwei Glieder Fi • L 2 scs U + l 2 ’ Lges — Gesamtinduktivität der Parallelschaltung in H; Li usw. = Ein¬ zelinduktivität in H. (Spulen dürfen nicht aufeinander koppeln!) Reihenschaltung von Kapazitäten allgemein 1 v -'ges für zwei Glieder C — v - x gcs Ci 1 c 2 Cf C a . Ci + c 2 ’ c 3 « % C ges = Gesamtkapazität der Reihenschaltung in F; Ci usw. = Einzel¬ kapazität in F. Parallelschaltung von Kapazitäten Cg e s = Ci + C2 + C3 + • • •; Cges = Gesamtkapazität der Parallelschaltung in F; C x usw. = Einzel¬ kapazität in F. Innenwiderstand Ri — — H . a _ ? fü r u = const; Al a Ri = Innenwiderstand in kQ; zlU a = Anodenspannungsänderung in V; A\ a = Anodenstromänderung in mA. Steilheit S = - für U a = const; zlU gl S = Steilheit in mA/V; zll a = Anodenstromänderung in mA; AU gl = Gitterspannungsänderung in V. Durchgriff D __ j£Ugj_ fü r 1 = const; AU a D' = 100-D; D = Durchgriff; D' = Durchgriff in Prozent; A\J sl = Gitterspan¬ nungsänderung in V; AU a = Anodenspannungsänderung in V. Barkhausensche Röhrenformel Ri • S • D = 1; Ri = Innenwiderstand in kG; S = Steilheit in mA/V; D = Durchgriff. Leerlauf-V erstärkungsfaktor Triode AU a AU gl für I a = const; Pentode [x = S • Rj; (x = Verstärkungsfaktor; AU a = Anodenspannungsänderung in V; zlUg! = Gitterspannungsänderung in V; D = Durchgriff; S = Steilheit in mA/V; Rj = Innen widerstand in kQ. Schirmgitterdurchgriff D 2 = Schirmgitterdurchgriff; AU gl — Gitterspannungsänderung in V; zHJg 2 = Schirmgitterspannungsänderung in V; (x 2 = Schirmgitterver¬ stärkungsfaktor. Dynamische Steilheit Sa = dynamische Steilheit in mA/V; S = statische Steilheit in mA/V; Ri = Innenwiderstand in kQ; R a = Außenwiderstand in kQ. Anodenwechselstrom i a = Anodenwechselstrom in mA; u gl = Gitterwechselspannung in V; S d = dynamische Steilheit in mA/V. Anodenwechselspannung i a * P a ^gl " V u , u a = Anodenwechselspannung in V; i a = Anodenwechselstrom in mA; R a = Außenwiderstand in kQ; u gl = Gitterwechselspannung in V; V u = Spannungsverstärkung. Spannungsverstärkung Pi R a Ri + R a 1 , Pa D Ri + Ra nur Pentoden: V U ^S- R a ; V u = Spannungsverstärkung; S = Steilheit in mA/V; = Innenwider¬ stand in kD; R a = Außenwiderstand in kQ; = Leerlauf-Verstär¬ kungsfaktor, D = Durchgriff. Dynamische Eingangskapazität Qjyn = C g k + C g a(l + V u ); Cdyn = dynamische Eingangskapazität in pF; C gk = Gitter-Katoden- Kapazität in pF; C ga = Gitter-Anoden-Kapazität in pF; V u = Span¬ nungsverstärkung. Anodenwechselstromleistung = Anodenwechselstromleistung in W; i a = Anodenwechselstrom in A; u a = Anodenwechselspannung in V. Anodenverlustleistung Q a = P= — P~; Q a = Anodenverlustleistung in W; P_ = von der Röhre verbrauchte Gleichstromleistung in W; P^ = Anodenwechselstromleistung in W. Röhrenwirkungsgrad P„ ?y = Röhrenwirkungsgrad; = Anodenwechselstromleistung in W; P_ = von der Röhre verbrauchte Gleichstromleistung in W. Katodenwiderstand R u gl u„ , k Ifc Ia + 1,2 ’ R k = Katodenwiderstand in kQ; U gl = Gittervorspannung in V; I k = Katodenstrom in mA; I g2 = Schirmgitterstrom in mA. Katodenkapazität (für 5% Verstärkungsverlust) Triode C k Pentode C k 3 D(R| + R a ) co u 3•S 500 • S _ _ fu 500 __ • D(Rj + R a ) f u ' C k Katodenkapazität in (xF; D = Durchgriff in Prozent; = In¬ nenwiderstand in kQ; R a = Außenwiderstand in kO; f u = untere Grenzfrequenz in Hz; S = Steilheit in mA/V. Schirmgitter-Vorwiderstand U B U «2 I g2 R g2 = Schirmgittervorwiderstand in kQ; U B = Speisespannung in V; U g2 = Schirmgitterspannung in V; I g2 = Schirmgitterstrom in mA. Schirmgitterkapazität NF-Verstärker - ! — ^ — ; COu * C g2 10 HF-Verstärker 1 < . a) u * C g2 5000 C g2 ^ 1600 . fu • Ra ’ 800000 . fu • Ra ’ C fe2 — Schirmgitterkapazität in jxF; f u — untere Grenzfrequenz in Hz; R a = Außenwiderstand in kD. Kopplungskondensator 1 (R g + RJ) « u ’ Rj • Ra , Ri + Ra Cg = Kopplungskondensator in ixF; R g = Gitterableitwiderstand in MO; Ri = Innenwiderstand in MO; R a = Außenwiderstand in MD; o> u = untere Grenzkreisfrequenz in Hz. Größenbezeichnungen Spannungswerte u V mV jxV 1 V = 1 10 3 10“ 1 mV = 10~ 3 1 10 3 1 fzV = IO" 6 10~ 3 1 S tromstärkewerte I A mA [xA 1 A = 1 10 3 10“ 1 mA = IO“ 3 1 10 3 1 \xA = 10-“ 10- 3 1 l Vieler Stands werte R Ü kll MD I — II 1 IO“ 3 io- 6 1 kU = IO 3 1 IO“ 3 1 Mü = 10 6 10 3 1 Leistungswerte P w mW (jlW 1 W 1 10 3 10“ 1 mW - IO" 3 1 10 3 l,,.W = 10 “ 10 3 1 I nduk tiv i täts werte L H mH [xH nH I H = 1 10 3 10“ 10 9 1 mH = IO“ 3 1 10 3 10 6 1 (jlH = 10“ ü io- 3 1 10 3 l nH = IO" 9 10-“ IO“ 3 1 Kapazitätswerte c F mF [7.F nF pF 1 F = 1 10 3 10 6 10 9 10 12 1 mF = IO - 3 1 10 3 10 6 10 9 1 (J.F - IO “ 6 IO " 3 1 10 3 10 6 1 nF = 10- 9 IO “ 6 10- 3 1 10 3 1 pF = ca pH 1 o » 1 IO “ 9 IO “ 6 10- 3 1 Frequenzwerte f Hz kHz MHz GHz 1 Hz = 1 10“ 3 10~ 6 10~ 9 1 kHz = 10 3 1 10- 3 10 -6 1 MHz = 10° 10 3 1 10- 3 1 GHz = 10 9 io 6 10 3 1 Wellenlängen werte m dm cm mm 1 m = 1 10 10 2 10 3 1 dm = IO" 1 1 10 10 2 1 cm = 10~ 2 IO“ 1 I 10 1 mm = 10- 3 IO” 2 IO- 1 1 amateurfunk •fernsprechen radio • femschreiben fernsehen »elektronik ,Funkamateur“ unterstützt wirksam die Tätigkeit aller Funkamateure und Nachrichtensportler. ,Funkamateur“ bringt immer das Neueste auf dem Gebiet des Amateur¬ funks, der Radio- und Fernsehtechnik, vermittelt wertvolle Erfahrungen für den Selbstbau funktechnischer Geräte und berichtet aus dem Leben der Gesell' schaft für Sport und Technik. Informationen aus der Radio-und Fernsehindu¬ strie des In- und Auslandes sowie über Bücher und ausländische Zeitschriften vervollständigen den Inhalt. ,Funkamateur“ erscheint monatlich mit 32 Seiten und zweifarbigem Kunstdruck-Umschlag zum Preis von 1,- MDN im Deutschen Militärverlag. Sichern Sie sich den Bezug der Zeitschrift durch ein Abonnement. Hier bitte abschneiden Ab sofort bestelle ich bis auf Widerruf aus dem Deutschen Militärverlag die Zeitschrift * Nichtzutreffendes bitte streichen BESTELLSCHEIN im Vierteljahrsabonnement zu 3,- MDN* im Monatsabonnement zu 1,- MDN* Name Anschrift Datum Unterschrift Bitte diesen Schein bei Ihrem Postamt abgeben Ein funktechnischer Rechenstab (Nach „Radio“ Heft 2/64) Die Benutzung von Nomogrammen bei Berechnungen funktechnischer Bauelemente ist nicht immer sehr bequem. Man muß das spezielle Nomogramm und außerdem immer ein Lineal zur Hand haben, um die entsprechenden Punkte in dem Nomogramm verbinden zu können. Bedeutend einfacher und leichter lassen sich dagegen Nomogramme verwenden, die man zueinander verschieben kann, wie zum Beispiel bei einem Rechenstab. Am Schluß des „Elektronischen Jahrbuches“ finden Sie, lieber Leser, die Bestandteile eines funktechnischen Rechenstabes abgedruckt. Mit Hilfe der einzelnen Skalen lassen sich die unbekannten Parameter eines Schwingkreises, wenn zwei andere Werte gegeben sind, im Bereich von 5 Hz bis 5 MHz leicht ermitteln. Außerdem kann man den kapazitiven und den induktiven Widerstand eines Schwingkreises im Bereich von 0,1 Hz bis 10000 MHz sowie die Kapazitäts- und Induktivitätswerte von Kondensatoren und Spulen ermitteln. Wie der Rechenstab zu handhaben ist, geht aus der Beschriftung neben den jeweiligen Skalen hervor. Es ist zweckmäßig, bei der Anfertigung des Rechenstabes wie folgt zu verfahren. Die äußeren Skalen mit der Beschriftung bilden sozusagen die Basis des Rechenstabes. Sie können sie unmittelbar mit einer kleinen Zugabe ausschneiden und auf 0,5 mm starken Karton aufkleben. Damit sich der Karton beim Trocknen nicht verzieht, empfiehlt es sich, auch die freibleibende Seite mit weißem Papier zu bekleben. Nachdem die beiden Teile getrocknet sind, beginnt man, die vorgesehenen Felder auszu¬ schneiden. Der nächste Arbeitsgang besteht darin, den Läufer anzufertigen. Zu¬ nächst klebt man eine Skale auf 0,5 mm starken Karton auf und schnei¬ det sie aus. Anschließend wird die zweite Skale genau auf der Rückseite der ersten Skale angeordnet. Dabei ist besonders darauf zu achten, daß die Striche beider Skalen lang genug sind und die Werte leichtabgelesen werden können. Man klebt die zweite Skale zweckmäßig erst dann auf die Rückseite der ersten Skale auf, wenn die beiden äußeren Stabteile (die Basis) miteinander verbunden sind. 414 Bei der Verbindung der äußeren Skalenteile sollte man sich ebenfalls an die folgenden Hinweise halten. Das Skalenteil 3 mit den drei Fenstern wird auf den Läufer mit der Skale 4 so aufgelegt, daß die Läuferstriche in allen Fenstern etwa die gleiche Länge haben. Man befestigt beide Teile am besten mit Büroklammern. Danach klebt man an den Teil 3 innen etwas Karton, der stärker sein soll als der Läufer, und richtet es außer¬ dem so ein, daß dieser Karton gleichzeitig als Führung für den Läufer dient. Nachdem der Läufer sich frei bewegt und auch die Läuferstriche in allen Fenstern richtig zu sehen sind, kann der zweite äußere Skalen¬ teil auf die Führungsschiene aufgeklebt werden. Die letzte Arbeit besteht nun darin, den Rechenstab sauber zu beschnei¬ den und an den entsprechenden Markierungen noch mit kleinen Hohl¬ nieten zu versteifen. Viel Erfolg bei der etwas kniffligen Arbeit! Doch wird Ihnen der Rechen¬ stab sicher ein wertvolles Hilfsmittel sein. Ü ; „ Ü 4 : M 42/15 T.o -Ti«: OC 883 T 17 : OC 816 Tig, OC 821 L 13 --Lo 4 : HF-Topfkerne Q’a = Q 3 Q*4 = Qi S 3 = Sende-Empfangs-Schalter ^13» ^10a ( auf Empf.- ^-14» ^-10b ) Frequenz TT \ Koppelwicklungen l 16» i -20 1 r t auf den zugehörigen l 22» l 24 1 Schwingkreisspulen P 7 = HF-Verstärkungsregler P s = NF-Lautstärkeregler ^15> ^11 L]7, C Jt 1-19» ^15 1 C L 21 » ''■'16 ^ 23 » ^17 L - 18 » ^ 13.14 . auf ZF (ent¬ sprechend Q 3 , q 4 abgestimmt) Li, C 1 \ Üj, Ü 2 = M 30 D l5 Do = OAA 646 Lg, Cg Li*L 10 = HF-Topfkerne Ti-Tß, T 10 = OC 883 l 4 , c, c 1 auf ZF (entspr. Q lt Ln, L] 2 = Keramikkörper 25 0 T 7 , T s = OC 814 L 5 » Cg 1 Qo abgestimmt) Q 1 = Q’j : 8997 kHz oder 450 kHz T 9 , T n = OC 816 l 7 ,c 4 ) Q 2 = Q’ 2 : 9000 • kHz oder 453 kHz Zj = Zo = ZL 910/10 (ZL10; OAZ 20) l 9 > C 5 \ auf Sendefrequenz Q 3 : 8997,5 kHz oder 450,5 kHz Z 3 = Z 4 = ZL 910/16 (ZL6; OAZ 203) Ln> C 6 ) abgestimmt Q a : 8999,5 kHz oder 452,5 kHz G = 4x OY 111 Ermittlung des Blindwiderstandes A^./g) Mittelmarke auf den Frequenzwert einstellen. Den Blmdwiderstand X c auf der Kapazitätsskale ablesen Ermittlung der Dämpfung d=cu CR. Den Widerstand auf der Kapazitäts¬ skale ernste Hen und die Dämpfung auf der Frequenzskale ablesen. 5 10 20 50 100 200 500 IT ZT 5T 10T 2DT 50T 100T 2D0T 500T 1000T .001 .002 .005 .01 .02 05 .1 .2 d m ojCR R Skale B (fi/ Frequenz in MHz Ermittlung des Blindwiderstandes X L . N Mittelmarke auf den Frequenzwert emstellen. Den Blindwiderstand Xi auf der Jnduktwitätsskale ablesen. Ermittlung der Schwing kreisgüte O m ^jr- Den Widerstand auf der Jnduktivi- tätsskale einstellen. 0 auf der ä Frequenzskale ablesen. Bestimmung der Schwingkreisparameter LC und f um f [Hz] V_ .00001.00002 .00005 .0001 .0002 .0005 .001 00? .005 .01 02 55 Ü 2 5 i 2 5 1Ö 2Ö 50 100 200 500 I00ff\ 7. Den Kapazitätswert unter den Jnduktivdätswert ziehen und die 2. Die Frequenz unter die Mittelmarke ziehen und entweder Resonanzfrequenz ander Mittelmarke der gleichen Skale ablesen anter d er Kapazitätsskale (Jnduktwitätsska/e) die Jnduk- twität (Kapazität) auf der gleichen Skale ablesen. r i I .03 1 «Ö Jo 03 -S2 'S C3 53 c: 'S .03 jo^ .03 -p3 Co N 1 £ $ 03 'S S S C; •Ü S? ^ 03 t3 £ C33 03 03 "t3 C3 O- ^ §