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Pendler, Pendelempfänger, Pendelaudion, Superregenerativ- allgemein

Pendler, Pendelempfänger, Pendelaudion, Superregenerativ- allgemein

Die obigen Bezeichnungen sind gleichwertig, beschreiben dieselbe Schaltungstechnik.
Hierzu möchte ich etwas weiter ausholen, und das Prinzip näher vorstellen.

Die obigen Namen beschreiben ein Schaltungsprinzip, welches in der KW- und frühen UKW- Technik eine Zeit gebräuchlich war.
"Regenerative receiver", mit für uns etwas merkwürdigen Kurzwort "Regen"- bezeichnet üblicherweise Rückkopplungsaudion- Geräte.
Pendler haben im amrikanischen die Bezeichnung "Superregenerativ" oder "superregenerative receiver".
Gelegentlich werden die Bezeichnungen aber auch verwechselt- bitte aufpassen !


Bekannt war bis dahin das Audion, meist in der Variante als Empangsgerät mit EINEM Schwingkreis, der auf der Spule eine Rückkopplungswicklung hatte, das sog. " Rückkopplungsaudion," diese Eingangsstufe im Empfänger- Eingang konnte durch "zurückkoppeln" der Schwingungen im Schwingkreis auf eine hohe Empfindlichkeit und Trennschärfe gebracht werden.

Dafür gab es an solchen Radiogeräten den "Rückkopplungsregler".

Die Empfindlichkeit und Trennschärfe war am höchsten, wenn gerade soviel Schwingungsenergie zurückgekoppelt wurde, daß die Stufe nicht selbst in bleibendes Schwingen geriet. In diesem Falle war allerdings kein Empfang mehr möglich, der Empfänger pfiff oder heulte, zudem wurden andere Empfänger, die auf die gleiche Empfangsfrequenz (auf den gleichen Sender) abgestimmt waren, gestört- der Empfänger wurde, solange man die Rückkopplung so ließ, tatsächlich zu einem schwachen Sender, der aber die unmittelbaren Nachbarn schon empfindlich stören konnte.
Da man aber so ja nicht empfing, der Empfänger auch pfiff und heulte, nahm man üblicherweise die Rückkopplung wieder zurück, so daß es ein geringes Problem war.

Es war eine Schaltung der ersten Stunden des Rundfunks, einfach, bewährt, später noch lange gebaut, als Lösung für Empfänger der untersten Preisklasse.

Bekannt für diese Empfangsart waren die deutschen "Volksempfänger" der 30er Jahre, aber es gab seit den 20ern bis Anfang der 50er Jahre eine sehr große Anzahl dieser Rundfunkempfänger.

Die Weiterentwicklung der Rückkopplungsempfänger war dann der Pendelrückkopplungsempfänger, auch Pendelaudion, kurz "Pendler".

Im Pendler wird mit einer Frequenz über der Hörgrenze (etwa 20 KHz) die Rückkopplung von einem Punkt kurz VOR dem Schwingungseinsatz bis kurz NACH dem Schwingungseinsatz "gependelt".

Dadurch wird zwischen den beiden Punkten der Punkt höchster Empfindlichkeit  erreicht, da der Schwingeinsatzpunkt nur sehr kurz "angeschnitten" wird, wird auch kein Pfeifen/ Heulen hörbar.

Nehmen wir den Abstimmvorgang an einem Volksempfänger als Beispiel:

Wenn man beim Audion und "angezogener", Rückkopplung die Senderabstimmung durchdreht, findet man irgendwo eine Pfeifstelle, einen Sender.
Erklärung: Das Radio schwingt selbst, wie ein Sender, wenn man einen Sender findet, hört man die Differenz zwischen der eigenen Schwingung, und der empfangenen Schwingung (gewünschter Sender), das ist das Pfeifen.

Nun dreht man die Rückkopplung herunter.
Der Sender wird jetzt klar und deutlich hörbar.
Erklärung: Das Radio schwingt nicht mehr selbst, es "empfängt nur".

Man kann nun bis kurz unter den Punkt gehen, wo der Volksempfänger wieder beginnt, zu pfeifen.
Nun ist die Lautstärke am größten, ein eventuell noch mithörbarer, benachbarter, starker Sender ("Durchschlagen") wird schwächer bis gar nicht mehr hörbar. Allerdings kann der gewünschte Sender nun dumpf und hohl klingen.
Erklärung: Der empfangene Schwingkreis wird "entdämpft", es werden sozusagen seine eigenen Dämpfungsverluste "ersetzt", das läßt den Schwingkreis verlustärmer arbeiten, die Empfindlichkeit und Trennschärfe wird wesentlich verbessert, dies geht jedoch, wenn man es zu weit treibt, zu Lasten der Empfangsbandbreite, und damit der Tonqualität.

Mit dieser Einstellung "kurz unter dem Schwingeinsatz" kann man jedoch schwache Sender gut empfangen, die Empfindlichkeit und Trennschärfe sind unter dem Schwingeinsatzpunkt am größen.

Und das macht nun der Pendler "automatisch".
20.000 (ungefähr) mal in der Sekunde "pendelt" die Schaltung um eine Stelle kurz vor bis zu einer Stelle kurz nach dem Schwingeinsatz.
Wegen der hohen Frequenz ist das nicht hörbar. Auch die kurzzeitige Überschreitung des Schwingeinsatzpunktes ist nicht hörbar.
Dafür der gewünschte Sender, in annehmbarer Lautstärke, ausreichender Trennschärfe, und brauchbarer Tonqualität.

Das geht mit einer Audionröhre und einer Röhre, die die 20.000 Hz Pendelfrequenz erzeugt, aber es gibt auch Schaltungen, die das mit nur einer Röhre, in einer Doppelfunktion tun.
Ob Drehko oder Variometer, ist für die Funktion völlig egal. Es gab Geräte mit Drehkos, und auch solche mit einem Variometer.

Der Pendler hatte einen gravierenden Nachteil:
20.000 mal wurde der Schwingeinsatzpunkt kurz "angeschnitten", d. h. in dieser Zeit... sendete das Gerät, und konnte über die eigene Empfangsantenne andere Geräte stören.

So wurden bessere Geräte mit einer verstärkenden und trennenden Vorstufe versehen.

Pendler sind AM- Empfangsteile, wie bei Kurz-, Mittel-, Langwelle. Dennoch kann mit brauchbarer Qualität UKW gehört werden. Die Verwendung des Prinzips für UKW nennt manFlankendemodulation.

Pendelempfänger konnten verblüffend guten Empfang bringen.
Leider war diese Schaltung aber mit einem großen Nachteil behaftet: Selbst der sehr kurzzeitige "Anschnitt" des Eigenschwingens war bereits... Aussenden von Schwingungen, also Senden. Und zwar über die eigene Empfangsantenne.
Empfänger, die auf der gleichen Frequenz empfangen sollten, wurden gestört.

So wurde oft eine Vorstufe vor den Pendler gesetzt, die
1. mehr Verstärkung brachte, was natürlich ein Vorteil war,
2. Als Trennstufe zwischen Antenne und Pendelschaltung fungierte, die Antenne konnte nicht mehr die Eigenschwingung des Pendlers abstrahlen.

Allerdings war der Nachteil der höhere Aufwand.
Und- es wurden sehr viele Pendler gebaut, die keine Vorstufe besaßen.

Verbreitung der Pendler- "UKW- Pendler"
Pendelaudion- Schaltungen wurden eigentlich gar nicht so wenige entwickelt und gebaut !

Obwohl die Schaltung seit den 20er Jahren bekannt war, wurde sie bis Anfang der 50er Jahre wenig genutzt, hauptsächlich wohl von Kurzwellen- Amateuren.

Dann aber bekam das alte Prinzip etwas Aufwind, nämlich in den UKW- Empfängern der ersten Stunden des UKW- Rundfunks.
Teils als Bestandteil der Geräte, teils als "Nachsetzer", das waren Geräte zum "Nachrüsten" der bis dahin reinen AM- Radios, ein Nachrüstgerät wurde durch eine Werkstatt eingebaut, nun war UKW- Empfang möglich, das Nachrüstgerät  nutzte den Niederfrequenz- Verstärker des Radios.

Schaltungstechnik der Pendler

Es gibt eine sehr ausführliche Beschreibung des Prinzips, die keine Wünsche offen läßt, und zwar im Buch "Die Röhre im UKW- Empfänger" von Novak/ Cantz/ Engbert/ Rothe, besser kann man es nicht schreiben, darum bitte ich um Verständnis, daß ich nicht mit einem Versuch, die gesamte Erklärung hier darzustellen, bereits gut erklärtes Wissen  zu wiederholen.
Bei Interesse bitte meine Lesestuben- Seite beachten.

Kurz beschreiben möchte ich das Prinzip folgendermaßen:
Es gibt zwei grundsätzliche Verfahren:

- Ein Extra- Schaltungsteil erzeugt eine Pendelschwingung, die wird einem normalen Rückkopplungs- Audion "überlagert", so daß dieses als Pendler arbeiten kann. Diese Variante nennt man auch "Fremdpendler".
- Eine Audionschaltung wird mit schaltungstechnischen Maßnahmen dazu gebracht, zusätzlich eine niedrigere Frequenz als die Empfangsfrequenz, als Pendelfrequenz, zu erzeugen ("Selbstpendler").

UKW- Pendler

Hier arbeiten die meisten Pendelaudion- Schaltungen als "Flankendemodulator", nutzen also nur EINE Flanke der ZF- oder HF- Durchlaßkurve, und haben damit den Nachteil, daß die Demodulation nicht besonders linear arbeitet, dadurch mehr Verzerrungen, einige heutige Sender werden höher ausmoduliert, was den Demodulator vollkommen "überfahren" kann.
Zur Anfangszeit der UKW- Technik war die einfache Schaltungstechnik jedoch ausreichend.

Weiterentwicklung

Die Pendlerschaltung wurde sogar noch weiterentwickelt, R. Cantz entwickelte eine FM- ZF- Demodulationsschaltung, funktionsmäßig sehr ähnlich dem mit passiven Dioden arbeitetendem "Ratio detector", ebenfalls mit einer Begrenzer- Funktion hat, genannt "Differentialpendler".

Weitere Aspekte

In den Veröffentlichungen wird das Rauschen erwähnt, welches Pendlern eigen ist, das verschwindet jedoch bei einem vorhandenen Signal, kann aber auch durch das Signal moduliert werden, eine "Rauschmodulation".
Ebenfalls erwähnt werden Vielfachresonanzen bei starken Signalen- das meint eine große Anzahl von Pfeifstellen, diese entstehen durch Überlagerung von Oberschwingungen der Pendelfrequenz mit der Empfangsfrequenz.
Die Trennschärfe wird als gering beschrieben.

Bedeutung, Verwendung, Pendler heute

Nach der Verbreitung des FM- Rundfunks verlor der Pendler seine Bedeutung- selbst KW- Amateure verwendeten diese Schaltung nur sehr selten.

Aber- Pendlerschaltungen werden tatsächlich bis heute verwendet, sogar noch gebaut !!!
Nicht mehr im Rundfunkbereich... aber im Flugzeug- und Fahrzeug- Modellbau, kabellosen Computermäusen und Tastaturen, in kleinen Fernsteuer- und Meldeeinrichtungen, sogar in Industriesteuerungen- wie Kransteuerungen !
Massenweise angewandt werden winzige Module im RFID- Bereich („Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen“ = automatische Identifizierung und Lokalisierung von Gegenständen und Lebewesen , Erfassung von Daten  auf Waren, umgangssprachlich auch Funketiketten genannt).

Die geringen bis sehr geringen Leistungen der kleinen Empfangsmodule in einem Frequenzbereich, der nicht für Rundfunk genutzt wird, gestatten hier die Anwendung dieser Einfachst- Schaltung.

Man sage also nicht, die Technik der 20er Jahre sei überholt und unbrauchbar !

Pendler heute, für UKW ?

Leider sind Pendler für heutigen UKW- Empfang nicht besonders  geeignet.
Warum ?
Heute wird in Stereo gesendet... dazu wird ein unhörbarer Ton mitgesendet, der "Stereo- Pilotton".
Dieser kann mit der ebenfalls unhörbaren "Pendelfrequenz" einen Differenzton bilden, der sehr wohl hörbar ist, und einen sehr störenden Hintergrund- Ton erzeugt.
Der Pilotton hat 19 KHz, sei die Pendelfrequenz 20 KHz, ist die Differenz ein 1 KHz- Ton- das würde schon sehr nerven.

Evtl. kann dies aber durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen unterbunden werden, hier sind aber Grenzen gesetzt, die Pandelfrequenz kann nicht beliebiug hoch gewählt werden, der Aufwand für eine "Wegfilterung" nimmt ja der einfachen Schaltung wieder einen Vorteil.

Bau von Pendlern... sinnvoll ?

Das muß jeder Interessierte für sich entscheiden- wenn man etwas entfernt von Nachbarn wohnt, deren Empfang man evtl. stören könnte, oder Störungen durch einen aufwendigeren Schaltungsaufbau verhindert werden, gibt es keinen Grund gegen die Verwendung der historischen Pendelaudion- Schaltung.

Ich persönlich würde AM- Schaltungen den Vorzug geben, aber es steht natürlich jedermann frei, einen UKW- Pendler zu bauen.

Die "Ur- Schaltung"

Schaltung nach Armstrong, 1922
Schaltung nach Armstrong, 1922

Armstrongs Schaltung in der "QST", 1922
Armstrongs Schaltung in der "QST", 1922

Schaltungsbeispiele


Fremdpendler

Selbstpendler
Selbstpendler

Selbstpendler
Selbstpendler

Schaltungsbeispiele UKW

 PendlerFremd_UKW
UKW- Fremdpendler

PendlerSelbst_UKW 
UKW- Selbstpendler

Differentialpendler
Differentialpendler, hier nicht als Empfangsteil, sondern als Demodulator hinter der FM- ZF- Stufe

Pendler in heutiger Anwendung

Wie beschrieben, Pendler werden heute tatsächlich noch verwendet.
Der Grund:
In diesen Schaltungen wird meist größter Wert auf allergeringsten Stromverbrauch gelegt. Lösungen mit 1- 2 Transistoren sind da natürlich kaum zu toppen.
Geringe Reichweiten und Trennschärfe erfordern ebenfalls nicht mehr.

Etwas aufwendiger geht es auch- Hier eine Pendlerschaltung, die nur die Grundfunktion mit der alten Schaltungstechnik gemein hat- modernste integrierte Schaltkreise lassen einen Pendelempfänger entstehen, der eigentlich so aufwendig ist, daß er in der alten Technik wohl kaum noch auf einen Tisch passen würde...

Pendelempfänger heute, mit ingerierten Schaltkreisen und PLL- Technik

Empfehlenswerte Schaltungen für den Nachbau

PendlerFremd_mit_Kopplerskizze

Originaltext (digitalisiert mit OCR- Software):

Schaltungstechnisch hat man für dieses Empfangsprinzip zwei Möglichkeiten: Entweder man erzeugt die Pendelfrequenz in einer getrennten Röhre, oder man läßt die eigentliche Audionröhre selbst die Pendelfrequenz erzeugen.

Ein Beispiel zur ersten Schaltungsart ist in Abb. 3 gezeichnet. Die normale Regelung der Rückkopplung erfolgt durch den üb­lichen Drehkondensator CRk. Die Röhre V2 mit dein Transformator T2, ist der Pendeloszillator, dessen Energie durch Veränderung des Abstandes der beiden Spulen L1 und L2 geregelt werden kann.
Diese Schaltung ist die betriebssicherste, und sie läßt sich in allen möglichen Va­rianten bei jeder beliebigen Audionschaltung verwirklichen.

Für T2 kann man natürlich irgendeine Eisenkernspule mit den entsprechenden Daten ver­wenden; z. B. einen ZF-Kreis für 100 kHz. Zweckmäßiger ist aber ein Spulenkoppler. der nach Abb. 4 leicht selbst herzustellen ist und sich bewährt hat. Als Material kann l... 2 mm starkes Pertinax oder auch Sperrholz dienen. Die Maße sollen nur einen Anhalt geben, lediglich die Abmessungen der Scheiben­spulen sind tunlichst einzuhalten.
L1 und L2 sind der Resonanzkreis, dessen Frequenz bei etwa 20 kHz liegt.   Die Kopplungs­spule L2 ist um eine Achse schwenkbar, so daß in einfacher Weise die Stärke der Pendelfrequenz geregelt werden kann.

Literatur- und Bildquellen

"Die Röhre im UKW- Empfänger" von Novak/ Cantz/ Engbert/ Rothe
"Einführung in die Kurzwellen- und Ultrakurzwellen- Empfangstechnik" von Springstein
Artikel aus Heft "Funk- Technik" 20/ 1947, s.7 ff.
Zeitschrift QST 1922 by ARRL, the national association for Amateur Radio
Wikimedia Commons, here

Aufsatz "Super-Regenerative Receiver- Ultra low-power RF Transceiver for high input power & low-data rate applications" Sanchez/ Fernandez.

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