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Was ist eigentlich... Flankendemodulation ?

Was ist eigentlich... Flankendemodulation ?

Davon sollte man als Liebhaber alter Radiotechnik gehört haben.
Beim Einstellen und Optimieren eines historischen Gerätes ist es gelegentlich sogar zu beachten- es gibt eine Anzahl Geräte, die nach diesem besonderen Verfahren arbeiten.


Ja, aber... WAS ist Flankendemodulation ?

Flankendemodulation ist die einfachste Möglichkeit, aus einem frequenzmodulierten Signal die Niederfrequenz zu gewinnen, und zwar mit der gleichen Schaltung, die auch AM- Signale demodulierte.

Zum Anfang der UKW- Zeit, Anfang bis Mitte der 50erJahre, wurde dieses Prinzip oft angewandt, wahrscheinlich meist aus preislichen Gründen.

Üblicherweise wurden diese Geräte mit normalen AM- Röhren und -Spulensätzen gebaut, der Wellenschalter aber um den UKW- Bereich erweitert, und die AM- Mischröhre auf die UKW- Frequenzen "hochgezogen".
Es folgten ZF- Filter für AM und FM, bzw. Filter mit beiden Spulensätzen.
Warum getrennte Spulensätze ?
Die AM- ZF (468 KHz) hat eine Bandbreite von 9 KHz, und wäre für UKW- Empfang viel zu schmalbandig, also ungeeignet.

Danach folgte dann die Flankendemodulation mit der Diode der AM- Empfangsschaltung, oder mit der zweiten Diode der üblichen Doppeldioden- Systeme, aber in nahezu gleicher Schaltung.

Wie funktioniert Flankendemodulation ?

Die an einem Schwingkreis angelegte Frequenz bringt diesen in Resonanz.
Es gibt eine "Resonanzkurve, bei genauer Übereinstimmung der angelegten Frequenz und der Schwingkreisfrequenz ist die Spannung am Schwingkreis am höchsten, die sog. "Resonanzüberhöhung". Bei Frequenzen um diesen Punkt herum, sowohl niedriger, als auch höher, gibt es zu jeder Frequenz eine ansteigende bzw. niedriger werdende Spannung. 


Resonanz am Schwingkreis


Die Spannung am Schwingkreis ist nur in der Resonnaz maximal, zu den Differenz- Enden wird sie immer geringer.

Bei der Frequenzmodulation gibt es eine mit der Frequenz der Niederfrequenz schwankende Frequenzdifferenz an einem Schwingkreis.

1. Das kann der Eingangskreis eines Empfängers sein.

2. Aber auch der Schwingkreises eines Zwischenfrequenz- Filter sein.
Die
Zwischenfrequenz ("ZF") wird mit Hilfe einer eigens erzeugten Oszillatorfrequenz durch Differenzbildung zur Eingangs (Empfangs-) Frequenz, also einer Frequenz- Umsetzung ("Mischung") erzeugt.
Die ZF hat eine konstante Mittenfrequenz, üblich: 10,7 MHz, und ist mit einer durch die Übertragungsbandbreite bestimmten Differenz um diese Mitte "moduliert".


Die Frequenz der Spannungsdifferenz ist... die Niederfrequenz.


Und wie gewinnt man die Niederfrequenz- Spannung ?

Eben mit der normalen AM- Demodulator- bzw. Gleichrichterschaltung.

Das müßte ja dann ähnlich wie ein Detektor- Empfänger funktionieren ?

Ja, genau. Das funktioniert nicht nur mit der Zwischenfrequenz, tatsächlich kann man auch direkt, z. B. mit einem Detektorempfänger, UKW empfangen und hörbar machen, die Schwingkreise müssen nur dem Frequenzbereich entsprechen.



UKW- Detektorempfänger.
Es ist genau die gleiche Schaltung, die auch von Langwelle bir Kurzwelle Verwendung findet.

Für UKW sind nur ein UKW- Drehko und wenige Windungen nötig, (antennenseitig 2-3 wdg., drehkoseitig 4-6 Wdg.), es empfiehlt sich, die Diode an eine Anzapfung der Schwingkreisspule zu legen).
Die Niederfrequenz ist sehr gering, es empfiehlt sich, anstelle eines Kopfhörers einen Verstärker folgen zu lassen.

Es gibt in der Literatur und im Internet viele Bauanleitungen für Detektorempfänger, meist für Mittel- und Kurzwelle, aber auch solche für UKW.
Das
uralte Prinzip funktioniert noch heute.

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Fall 1: Abstimmung dicht unter die Empfangsfrequenz
Ist der Schwingkreis geringfügig unter die Empfangsfrequenz versetzt abgestimmt, oder die von den Filtern die von der Mischstufe gelieferte Zwischenfrequenz nicht exakt auf der Mittenfrequenz des ZF- Schwingkreises, weil Empfangs- und Oszillatorkreis nicht exakt auf einen Sender abgestimmt sind, sondern etwas daneben, z. B. ein Stück darunter, dann... gibt es eine Spannungsdifferenz.

 


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Fall 1: Abstimmung dicht über die Empfangsfrequenz
Ist der Schwingkreis geringfügig über die Empfangsfrequenz versetzt abgestimmt, oder die von den Filtern die von der Mischstufe gelieferte Zwischenfrequenz nicht exakt auf der Mittenfrequenz des ZF- Schwingkreises, weil Empfangs- und Oszillatorkreis nicht exakt auf einen Sender abgestimmt sind, sondern etwas daneben, z. B. ein Stück darüberr, dann... gibt es eine Spannungsdifferenz.





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Warum sind die Fälle beschrieben, NEBEN dem Sender, also nicht exakt auf die Senderfrequenz, abzustimmen ?
Das wird im folgenden Beispiel klar.

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Fall 3: Exakte Abstimmung auf die Empfangsfrequenz
Wird bei Frequenzmodulation und einem Flankendetektor genau auf die Resonanzfrequenz abgestimmt, und ist damit die Frequenzdifferenz exakt symmetrisch zur Mittenfrequenz des Schwingkreises, ist die resultierende immer Null- es gibt keine Niederfrequenz zu gewinnen.

 


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Wenn exakt auf Sendermitte abgestimmt wird- ist die Spannugsdifferenz Null, also trotz maximaler Resonanz nichts zu hören ?

So ist es. Einige Flankendemodulations- Empfänger mit Abstimmanzeigeröhre zeigen einen starken Sender, aber... es ist tatsächlich kaum etwas zu hören. (Ganz Null ist es nicht)

Die meisten historischen Empfänger mit Flankendemodulation schalten die Abstimmanzeige aus diesem Grund- bei UKW ab.

Die Differenz "neben dem Sender" gibt es also zweimal, UNTER und ÜBER der Schwingkreis- Resonanzfrequenz ?

Ja. Es gibt bei der Flankendemodulation tatsächlich zwei Stellen, an denen Niederfrequenz gewonnen werden kann, symmetrisch zur Mittenfrequenz des Senders (bzw. der Mittenfrequenz der ZF- Schwingkreise). Und damit hat man- zwei Empfangsstellen.



Zwei Empfangsstellen desselben Senders, symmetrisch links und rechts, dicht neben dem Sender- Maximum, sind  absolut typisch für Empfänger mit Flankendemodulation bei
UKW.
Es ist normal, und kein Fehler.


 
Ein Sender, der auf 100 MHz (M) sendet, könnte z. B. eine Empfangsstelle bei etwa 99,9 MHz (E1) und eine bei etwa 100,1 MHz (E2) haben.

Ein Effekt dabei ist, daß oft eine der beiden Empfangsstellen besser ist, das kann an den Eigenschaften der Schwingkreise liegen, auch an Störungen durch benachbarte Sender.

In den 50ern sendete man in Mono, der Frequenzhub war gering, die Tonqualität Empfänger- seitig gut.

Heute wird auf UKW in Stereo gesendet, und die Modulation wird mit speziellen Aufbereitungsverfahren (Modulationsprozessor "Optimod") sehr weit "ausgefahren".
Diese Maßnahmen bewirken eine hohe Frequenzdifferenz, so daß man in einen Bereich kommt, an dem man auf der Schwinkreis- Resonanzkurve in einen ungünstigen Bereich kommt, uin welchem der Kurvenausschnitt "Delta U"unsymmetrisch wird. Dadurch wird auch die Kurvenform der Niederfrequenzspannung verzerrt.
Diese Modulations- Aufbereitungs- Maßnahmen können die alte Flankendemodulations- Schaltung "überfahren",
der Ton ist nicht mehr sauber. 
Sender, die die Modulation nicht an die Grenze ausnutzen, können aber sauber empfangen werden.

Fazit:

Die Flankendemodulation war eine Einfachst- Lösung, aber für damalige Verhältnisse ausreichend.

 

Beispielschaltung Sachsenwerk "Cocktail" 557 WUM (Musiktruhe)

(Restaurationsbericht hier)

Beispiel: Ausschnitt aus dem Schaltplan des 557 WUM

Grün gezeichnet die für UKW- Empfang benötigten Elemente: ZF- Schwingkreise und eine Diode der Demodulatorröhre.
Die Niederfrequenz wird über das AM- Filter zum Lautstärkesteller ausgekoppelt.

 

Der gesamte UKW- Signalweg: Vorstufe und Eingang breitbandig, nicht  abgestimmt - Mischstufe, Oszillator abgestimmt-  Mischerausgang 10,7 MHz, - ZF- Stufe 10,7 MHz, Auskopplung auf die Diode.

 

Zum Vergleich der AM- Signalweg: Eingang abgestimmt - Mischstufe, Oszillator abgestimmt - Mischerausgang 468 Kh - ZF- Stufe 468 KHz, Auskopplung auf die Diode.

 

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