UKW - Der Anfang. Die Ultrakurzwelle (UKW) als Rundfunk-Band.
Die Zeit vor dem UKW-Rundfunk:
Als der Rundfunk 1923 in Deutschland eingeführt wurde, nutzte man die sogenannte Mittelwelle. Die damalige Technik konnte schon recht gut mit der Mittelwelle also (grob) 500 - 1500 kHz umgehen. Auch die damalige Sendetechnik brachte gut funktionierende Sender/Antennen-Anlagen hervor.
Die Sendereichweiten lagen schon bald über 200 km am Tage und nachts deutlich darüber. Über Jahrzehnte war die Mittelwelle und auch die Langwelle (ca. 150 - 350 kHz) und später auch die Kurzwelle (mit 1600 - 30000 kHz) das Mittel der Wahl. Diese Wellenbereiche erweiterten die Reichweiten (in Abhängigkeit vom "Funkwetter" (also Tages- und Jahreszeit und Sonnnenflecken-Zyklus (11 Jahre)).
Allerdings hatten diese klassischen Rundfunkbänder deutliche Nachteile: Die Tag-Nachtreichweiten unterschieden sich neben den 11-Jahres-Sonnenzyklen (auf KW) zum Teil erheblich. Die Klangqualität war mit dem Frequenzgang von nur bis 4,5 kHz aus heutiger Sicht sehr gering. Störungen durch sogenanntes "Fading" (Feldstärkeschwankungen) und durch Entladungsstörungen (Blitze, Maschinen, Generatoren) waren teilweise dramatisch.
... mehr Informationen zu den Rundfunkbändern LW, MW, KW, UKW hier.
Zwang zum Betreten neuer Ufer durch die Frequenzzuteilungen des internationalen Kopenhagener Wellenplans 1948:
Bedingt durch den politischen Zusammenbruch Deutschlands 1945 (Kapitulation) kam es auch zu einem gewissen Handlungszwang in Deutschland:
Der (damals) erneuerte internationale Wellenplan (Kopenhagen) von 1948 stellte Deutschland bei der Vergabe von Frequenzen (als Kriegsverlierer) hinten an mit dem Ergebnis, dass es nur noch wenige gute MW / LW / KW - Frequenzen für deutsche Rundfunksender gab. Eine vernünftige flächendeckende Rundfunkversorgung wäre so kaum möglich gewesen.
Die deutsche Politik, Wissenschaft, Sendetechnik, Rundfunksender, Rundfunkgerätehersteller machten aus dieser Not eine Tugend und führten (unter Mühen) ab 1949 ein ganz neues Rundfunkband in Deutschland ein, welches (damals) ausserhalb Niemand in Europa haben wollte:
Den UKW-Rundfunk (UKW = Ultra-Kurzwelle) im Frequenzbereich von ca 87 bis (zuerst * ) 100 MHz. Es hat schon viel früher Hinweise auf die Nutzung für UKW als Sendemedium z.B. vom amerikanischer Erfinder Armstrong (belegte Ausstrahlungen schon Nov. 1935) und Vorversuche mehrer Staaten (hauptsächlich in Richtung Militärtechnik und Fernsehtechnik) gegeben. Die USA hatten schon 1947 an der Ostküste über 20 UKW-Rundfunksender im Einsatz.
Zum "richtigen" Datum der Einführung des analogen UKW-Rundfunks in Deutschland (der bis heute den Versuchen trotzt, abgeschafft zu werden, um vom zwar eigentlich guten DAB-Digitalrundfunk ersetzt zu werden und im Gegensatz zu DAB an VIELEN Orten stabiler zu empfangen ist), gibt es je nach Sendeanstalt unterschiedliche Sichten.
Der Bayerische Rundfunk und der NWDR (der spätere NDR) begannen 1949 ihre UKW-Programme. Je nach Quelle werden diese Daten genannt: 28.02.1949 durch den BR , der NWDR folgte (absprachegmäß zwischen beiden Sendeanstalten) aber "erst" am 01.03.1949. Der NWDR war wohl über das Vorpreschen ein Tag zuvor des BR "not amused". Versuchssendungen hat es wohl schon ab Anfang 1949 gegeben. Die anderen Sendeanstalten zogen Schritt für Schritt nach.
Der grundsätzliche Unterschied zwischen LW-, MW-, KW - Wellenausbreitung (links) zu UKW-Wellenausbreitung (rechts)
im übertriebenen Maßstab.
UKW einführen klingt harmlos, erforderte aber eine fast völlig andere Technik auf der Sender- und Empfangsseite. Es reichte hier nicht, Senderstandorte irgendwo auf eine "nasse Wiese" (wegen der guten Strahlungserde) auch in Tälern zu platzieren, die dann viele Hundert Kilometer Reichweite hatten, sondern man musste - wegen der quasi-optischen Wellenausbreitung auf UKW (siehe obige Skizze) - auf möglichst hohen Landschaftspunkten Antennen-Maste mit speziellen UKW-Antennen montieren.
Dabei erreichte man nur in wenigen Ausnahmen ähnliche Tages-Reichweiten, wie MW-Sender, typisch waren eher 50 - 100 km. Die vielen zu bauenden Sender mit hohen Ausgangsleistungen und Senderantennen stellten eine technische und finanzielle Herausforderung dar.
Um Deutschland flächendeckend mit UKW zu versorgen, waren ein grße Zahl von UKW-Sender und darüber hinaus diverse "Füllsender" nötig. Diese Füllsender versorgten enge regionale Gebiete, wie einzelne Orte in Tallagen. In bergigen Gebieten stieg die Zahl dieser Füllsender extrem. Diese Füllsender wurden oft via Ballempfangsgeräten gesteuert, dabei hörte ein technisch aufwendiger Ballempfänger das Signal eines Versorgungssenders mit und steuerte damit den regionalen Füllsender.
Ein riesiger finanzieller Aufwand, zumal diese Füllsender auch u.a. jeweils über Ball-Empfänger versorgt wurden. Weiter strebte man sofort hohe Sendeleistungen (um 100 KW) für die Hauptsender an, um auf der Empfängerseite nicht übermäßig komplexe und teure Endgeräte zu erzwingen.
Gab es nun für den scheinbaren "Notnagel" UKW-Rundfunk auch Vorteile? Ja, erhebliche! Quasi ein Nebenprodukt von UKW war die Möglichkeit (weil die Bandbreite pro Sendekanal nicht mehr nur bei 4,5 kHz lag, sondern bei 50000 Hz und (bei Stereo) mehr) den Tonfrequenzgang deutlich zu erhöhen.
Warum ist das wichtig? Auf MW konnte man Ton-Frequenzen zwischen 50 und 4500 Hz übertragen. Damalige Telefone schafften 200 - 3500 Hz. Rundfunk war also nicht viel besser. Ein junger Mensch kann leicht Töne zwischen 30 - 18000 Hz hören, ältere Menschen zumeist noch 100 - 12000 / 15000 Hz. Ein Symphonie-Orchester bringt es leicht auf 25 Hz bis 20000 Hz.
<-- links: Ein typisches UKW-Einbauteil zum Nachrüsten von Radios ohne UKW.
UKW-Rundfunk war angelegt auf einen Frequenzgang von 50 - 12000 / 15000 Hz, also mehr als das Dreifache wie auf Mittelwelle. Das würde eine ERHEBLICH höhere Klangqualität bringen!
Gleichzeitig wurde auf UKW die sogenannte Frequenzmodulation (FM) eingeführt. Klassisch wurde zuvor amplitudenmoduliert (AM). AM ist störempfindlich: Blitze, Maschinen, Fading (Lauter- und Leiserwerden der Signale) beeinträchtigten Rundfunk auf MW, LW, KW. Die damals neue FM war für viele Störungen deutlich weniger änfällig, Sender wurden ständig im Vollastbetrieb (Oberstrich) gefahren, AM-Sender dagegen schwankten systembedingt im Takt der Musik in ihrer Sendeleistung (kam aber auf die detailierte Modulationsart und den Modulationgrad an). Das fiel bei UKW-FM weg.
Weiter konnte am Wohnort dem Radiohörer ein größeres Angebot von auch lokalen Programmen geboten werden, weil die Sender sich weniger gegenseitig störten.
Schaltbild eines UKW-Teils eines typischen Radios der zweiten Generation Mitte der fünfziger Jahre für 87,5 - 100 MHz.
Genutzt wurde eine Doppeltriode, da diese Trioden für UKW besser geeignet waren als Pentoden oder Mehrfach-Steuergitter-Röhren.
Von links nach rechts.:
- 300-Ohm UKW-Dipol (im Radio eingebaut), Antennen-Anpass- u. Symmetrie zu Aymmetrie-Trafo und unabstimmbarer Eingangskreis-Anpassung.
- 1. Triode in Gitterbasis-Triode als HF-Vorverstärker, wobei die Gittervorspannung mit der Kathodenwiderstand erzeugt wird.
- Mischstufen-Abstimmkreis (Bildmitte)
- Oszillator-Abstimmkreis (Bildmitte oben).
- 2. Triode als selbstschwingende Mischstufe. Die Schwingungsrückkopplung erfolgt über die Oszillatorschwingkreis-SpuleS22 zu S23.
- ZF-Ausgangsfilter (10,7 MHz). ZF-Ausgabe
- Der Messpunkt A dient dem Tuner-Abgleich und der Einmessung bei der Produktion.
Die neue UKW-Technik, nicht unproblematisch:
Da man aber technisches Neuland (im Rundfunkbereich) betrat, gab es natürlich auch viele Probleme. Die ersten Empfangsteile waren simple Zusatz-Geräte für bestehende Radios (z.b. Pendler-Module mit nur einer Röhre (Zweisystemröhre) oder ein/zwei Röhre(n), die das bestehende Radio ergänzten und ein Niederfrequenzsignal des eingestellten UKW-FM-Sender ausgaben). Dieses Signal wurde einfach dem Niderfrequenzverstärker des AM-Bereich-Radios zugeführt.
Abgestimmt wurde bei den Nachrüst-UKW-Teilen oft über ein Rad an der Rückwand. Es gab auch Universal-Pendler, die IRGENDWIE in ein Radio eingebaut (hinein-gefummelt) wurden. Die Versorgungsspannungen wurden dabei zumeist dem Radio-Netzteil entnommen, funktionierte aber nicht immer (Überlastung). Deshalb gab es auch Pendlerteile mit eigener Stromversorgung.
Die Empfangsleistung des Pendlers ohne Vorstufe war eher unterdurchschnittlich, u.u. wurde das Pendelrauschen auch über die Antenne abgestrahlt, die Gleichrichtung war eigentlich eine AM-Gleichrichtung, die aber auf der Flanke des Empfangskanals erfolgte und somit auch Frequenz-Modulation hörbar machen konnte.
Pendler mit Vorstufe waren hinsichtlich der Empfindlichkeit etwas besser, konnten aber mit Superhet-Schaltungen mit ZF-Verstärker mit Begrenzer und echtem FM-Demodulator nicht mithalten.
Der Pendler sprang mit Frequenzen von 30-100 kHz ständig zwischen "Senden" und "Empfang" hin und her und entdämpfte so im Mittel den Empfangskreis. Das wirkte ähnlich wie ein Rückkopplungs-Audion für AM-Bänder.
Die Firmen begannen sogenannte UKW-vorbereitete Geräte anzubieten, die oft nur mit Pendlern ausgerüstet waren. Heute sind Pendler kritisch, weil sie Zusatztöne (Stereo-Pilotton, RDS, usw)erzeugen können. Das hängt von der jeweiligen Pendlerfrequenz ab.
Es gab sogar UKW-Vorsatzgeräte mit einem ( auch rückgekoppelten) AM-Audion für UKW, diese Teile waren unempfindlich, schwingempfindlich und haben sich nicht durchsetzen können.
Schaltung eines UKW-Pendel-Empfängers mit HF-Vorstufe (linke Röhre), Pendelschwinger (rechte Röhre),
Flankendemodulator, es wird ein NF-Signal ausgeben.
Einbaumöglichkeiten / Nachrüstung: Das konnten Radios mit Montagepunkten sein, an denen Einbauteile hinten eingesetzt werden konnten. Andere Geräte boten schon vorsorglich auf der Skalenscheibe eine zusätzliche UKW-Skala an, usw, usw. Weiterhin tauchten erste Modelle mit schon integrierten UKW-Teilen (mit Pendlern oder UKW-Mischstufen und UKW-ZF) auf. Nochmals: Es gab auch Nachrüst-Module, die mit einem rückgekoppelten Audion und Flankenrichter ausgerüstet waren (siehe unten Philips 7455).
Die Klangqualität der Pendelempfänger war oft suboptimal (Stichwort Flankendemodulation mit leichten Verzerrungen des Klanges). Auch die Empfangsempfindlichkeit war noch nicht gut (Pendelempfänger rauschten stark bei schwachen Signalen, noch fehlende rauscharme UKW-Trioden-Röhren). Starkes Rauschen bei schwachen Sendern oder schlechten Antennen führten schnell zum Verdruss.
In den Anfangsjahren von UKW und später kamen folgende Schalt-Prinzipien zum Einsatz:
UKW-Audion mit und ohne Rückkopplung (hat sich nicht bewährt) , UKW-Reflex-Eingangsteil, UKW-Pendler mit und ohne Vorstufe, UKW-Mischer/Oszillator mit und ohne Vorstufe, UKW-Mischer/Oszillator mit und ohne Vorstufe und Pendel-ZF, UKW-Mischer/Oszillator mit und ohne Vorstufe und rückgekoppelter ZF. Gleichrichtungen mit Flankengleichrichter, Gleichrichtungen mit Phasendetektoren, Gleichrichtungen mit Radiodetektoren, Gleichrichtungen mit Synchrondetektoren.
Anzumerken wäre noch bei radios mit integriertem UKW-Teil (Mischer-Tuner), dass in vielen Fällen in Stellung UKW die AM-Misch/Oszillator-Röhre (z.B. ECH41) als erste 10,7 MHz ZF-Röhre genutzt wurde.
Antennentechnik:
War der Radiohörer bisher gewohnt, nur ein Stück Draht als Antenne zu verwenden, brauchte er nun u.u. eine Dachantene mit 2-poligem Flachband-HF-Kabel oder zumindest eine Zimmerantenne, die vielleicht sogar noch wiederholt nachgedreht werden musste. Es wurden deshalb Libellen-Zimmerantennnen und sonstige relativ große Dipolantennen geschaffen, um den nötigen Antennengewinn bereit zu stellen. Mit steigender Empfangsleistung der Radios kamen auch intern Geräte-Antennen zum Einsatz, zumeist verkürzte Dipole (auch Winkel-Dipole) an der Geräte-Innenwand. Mn konnte aber auch externe Antennen anschließen.
... mehr zu UKW-Antennen.
UKW-Libellen-Zimmerantenne -->
UKW-Dachantennen in Yagi-Form oder als gestockte Gruppenantennen und mit dämpfungsarme Antennenableitungen sollten auch in kritischen Empfangsregionen Empfang möglich machen.
Eine typische "Fern"-Antenne bestand aus zwei Dipolen mit Reflektor, die übereinander angeordnet waren und gegenüber einem reinen Dipol einen Antennnengewinn von 4-5 dB aufbauen konnten, gleichzeitig hatten sie eine eindeutigige Empfangsrichtung. War diese Antennenkombination frei ausserhalb des Hauses auf dem Dach montiert, konnte oft eine Empfangsreichweite von bis zu 100 km erreicht werden.
Gestockte Yagi-Antenne (Dipol / Reflektor) -->
<-- Die damals hochmoderne UKW-Eingangsröhre ECC85, die bald (1954) eingeführt wurde.
Der Berufszweig Antennenbauer bildete sich (auch für den neuen Fernsehbereich Band I und III (ebenfalls ein UKW-ähnlicher Bereich)). Insbesondere durch diese oft umfangreichen Dachantennen änderte sich das Erscheinungsbild von Stadtansichten in Deutschland, Stichwort Antennenwald.
Die Technik wurde schnell besser:
Trotzdem: Schon bald kamen leistungsstarke Radios mit fest eingebauten UKW-Teil auf den Markt. Dabei wurden spezielle UKW-Röhren (z.B. ECC85) und echte Frequenzdemodulatoren (Phasengleichrichtung, Radio-Detektor (z.B. mit EABC80)) mit sehr guter verzerrungsfreier Signalgleichrichtung genutzt und durch große Verstärkungsreserven der UKW- u. ZF-Teile (Begrenzung der AM-Anteil-Störungen durch Übersteuerung des ZF-Verstärkers) und insbesondere der Ratiodetektoren (AM-Begrenzung), hohe Rauschfreiheit und sehr gute Klangqualität erreicht.
Radios mit integriertem UKW-Teil nutzen zumeist einen gemeinsamen Zwischenfrequenz-Verstärker, also die AM-ZF (z.B. 468 kHz) und FM-ZF (10,7 MHz) durchliefen den selben ZF-Zug. Dazu wurden die AM und FM Schwingkreise pro Stufe in Reihe geschaltet, bei der Demodulation wurde getrennt gleichgerichtet.
- Schaltbild anklicken -
Blau: UKW-Teil: Rot UKW-Signalweg.
Ein typisches Radio mit integriertem UKW-Teil.
UKW-Tuner mit ECC81, AM-Misch-Oszillator und 1. UKW-ZF-Stufe mit ECH81,
ZF-Verstärker mit EF41 und ZF-Demodulator EABC80.
Man kann im ZF-Zug gut die in Reihe liegenden AM und FM Schwingkreise erkennen.
Die beiden linken Dioden-Strecken der EABC 80 dienen der UKW-FM-Gleichrichtung (Ratio-Detektor),
die rechte Strecke der AM-Gleichrichtung.
So hat die AM-ZF eine ZF-Stufe und eine Demodulator-Stufe.
So hat die FM-ZF zwei ZF-Stufen und eine Demodulator-Stufe.
FM-ZF-Spulen: S ... 24, 25, 8, 10, 12, 14, 15.
AM-ZF-Spulen: S ... 9. 11, 13, 16.
Der UKW-Tuner arbeitet auf Gitterbasis im Eingang mit nachfolgendem Mischer auf 10,7 MHz.
Die Rundfunkindustrie war gezwungen, die Niederfrequenzteile (Ausgangsleistung, Frequenzgang, Lautsprecher, Klanggehäuse, usw) den neuen Bedürfnissen anzupassen. Die erreichte UKW-Klangqualität lag deutlich über der klassischen Amplitudenmodulation auf LW, MW, KW.
In den fünfziger Jahren des vorigen Jahrhunderts begann die Blütezeit / die goldenen Jahre des Rundfunks durch UKW: Raumklang, Mehrwege-Lautsprecher HiFi und schließlich durch spätere Einführung von Stereophonie und noch später durch das RDS-System.
Vielen Menschen war das starke Rauschen zwischen den Empfangskanälen unangenehm. So entwickelt die Industrie bald auch Geräte, die dieses Rauschen unterdrücken oder zumindest abschwächen konnten, während man auf der Skala den nächsten Sender suchte.
Wie dem auch sei, durch den "Einführungszwang" von UKW im Jahre 1949 hatte Deutschland bald einen kleinen Technologie-Vorsprung auf diesem Gebiet.
Frequenzen: Bei der Einführung umfasste der UKW-Bereich 87,5 - 100 MHZ, ab 1964 war 87,5 - 104 MHz angesagt, ab 1968 tauchten erste UKW-Skalen mit 87,5 - 108 MHz auf. Die offiziellen Banderweiterungen erfolgten aber zum Teil zeitverzögert. Siehe auch hier.
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Nachrüst-UKW-Rückkopplungs-Audion mit Flanken-Demodulator Philips 7455. Foto von "Regency", Jan aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
Nachrüst-UKW-Rückkopplungs-Audion mit Flanken-Demodulator Philips 7455. Foto von "Regency", Jan aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
Philips 7455 (siehe Foto links), eingebaut an Rückwand eines Radios. Foto von "Regency", Jan aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
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UKW-Teil (Pendler) für Grundig 396W. Foto von "Klarzeichner", Stefan aus dem Wumpus-Gollum-Forum
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UKW-Teil für Grundig 396W. Foto von "Klarzeichner", Stefan aus dem Wumpus-Gollum-Forum
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UKW-Teil für Grundig 396W. Foto von "Klarzeichner", Stefan aus dem Wumpus-Gollum-Forum
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UKW-Super-Vorsatz Schaub UZ51. Foto von "Airwaves", Christian aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
Grundig 495W mit UKW-Teil. Foto von "Airwaves", Christian aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
Telefunken T5000 mit festeingebautem UKW-Teil. Foto von "Airwaves", Christian aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
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Saba Freiburg W10US
Foto von "Uli" aus dem Wumpus-Gollum-Forum |
Sondya Amati E5416
Foto von "Uli" aus dem Wumpus-Gollum-Forum
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Foto von "Uli" aus dem Wumpus-Gollum-Forum Saba-UKW-Teil: UKW-S. ECH42, 2 x EF42, EQ80. Induktiv abgestimmt. Komplett-Teil mit ZF und Demodulation. |
Foto von "Uli" aus dem Wumpus-Gollum-Forum Sondya-UKW-Teil: 6BK7A, 6BH6, 6BH6, 6J6, EAA91. Induktiv abgestimmt. Komplett-Teil mit ZF und Demodulation. |
12.04.2017 / 04.12.2018
Foto von "Airwaves", Christian
aus dem Wumpus-Gollum-Forum
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