Funktechnik 2

Jeder Oszillator hat also mindestens 2 Zustände, zwischen denen er periodisch wechselt, also eine Schwingung generiert. Was bei mechanischen Oszillatoren wie Pendeluhren, Federn usw. aufgrund des Aufbaues und der resultierenden niedrigen Frequenzen meist mit unbewaffnetem Auge oder zumindest einer Videokamera verfolgt werden kann, benötigt im Falle der elektromagnetischen Schwingungen stets einen speziellen Empfänger.

Aber noch ist das Thema Sender nicht ganz abgeschlossen:

Die Anordnungen der alten Pioniere wie Tesla und Marconi bedienten sich halbmechanischer Erregerschaltungen wie etwa des magnetischen Unterbrechers beim Induktor und den damit gespeisten Durchschlagfunkenstrecken. Es versteht sich daher von selbst, dass die Erregung nutzbarer Hochfrequenzschwingungen schon aufgrund der mechanischen Trägheit dieser Unterbrechersysteme auf relativ niedrige Frequenzen beschränkt blieb. Beim Induktor lagen die Grundwellen im Tonfrequenzbereich und beim Teslatrafo durch die immerhin schon rein elektrisch arbeitende Überladungsfunkenstrecke je nach Elektrodenabstand und sonstigem Aufbau im Bereich bis maximal etwa 2MHz, das entspricht dem untersten Kurzwellenbereich.

Mit der Erfindung der steuerbaren Elektronenröhre durch Robert von Lieben und Lee de Forest wurde im Jahre 1906 eine revolutionäre Entwicklung eingeleitet:

Zwischen Anode und Kathode der bis dahin nur als Gleichrichter bekannten 2-Polröhren (Dioden) wurde als dritter Anschluss ein feinmaschiges Metallnetz eingefügt. Dieses Steuergitter konnte nun je nach Polarität und anliegender Spannung den Elektronenstrom beschleunigen, bremsen oder ganz unterbrechen, und das ohne die Trägheit mechanischer Kontakte. Mit dieser Erfindung wurden sowohl ein schneller elektronischer Schalter als auch Möglichkeiten zur Verstärkung kleiner Gleich - und Wechselspannungssignale realisierbar, die von nun an die Basis der modernen Elektronik bilden sollten.

Es versteht sich von selbst, dass ein solch trägheitsarmer elektronischer Schalter eine ideale und annähernd verschleißfreie Grundlage für jede Art von Oszillator darstellt. Die hiermit generierten Schwingungen sind mit entsprechender Beschaltung nicht nur relativ oberwellenfrei, sondern sie erreichen selbst als Grundwelle in wesentlich höhere Frequenzbereiche, als dies jemals vorher möglich war. Die folgende Grafik zeigt solch eine einfache Oszillatorschaltung mit einer Triode. Sie generiert eine echte ungedämpfte Schwingung deren Frequenz im wesentlichen vor allem von den eingesetzten Kapazitäten und Induktivitäten abhängt

Röhrensender mit Empfänger

Die Schaltung wird auch als sog. Dreipunktschaltung bezeichnet, da zur Ansteuerung des Gitters eine Spannungsteiler-Rückkopplung in Form einer angezapften (3-poligen) Spule verwendet wird. Der die Triode durchfließende Strom besteht aus einem Gleich- und einem Wechselstromzweig. Die Drosselspule L2 lässt nur den mittels Ua eingespeisten Anodenstrom fließen. C2 dient als Blockkondensator und trennt den Gleichstromanteil vom eigentlichen Schwingkreis (C1 und L1), lässt aber den Wechselstromanteil des Anodenstromes passieren.-Es kommt über den Rückkopplungszweig der Spulenanzapfung zu einer ungedämpften Schwingung, deren Frequenz Frequenz mittels des Drehkondensators C1 variiert werden kann. Die Drosselspule L2 verhindert, dass HF über die Stromzuleitung abgestrahlt werden kann.

Das entstehende Wechselfeld kann in unmittelbarer Nähe des Senders mit einer primitiven Empfängerschaltung aus abstimmbarem Schwingkreis (C3/L3) und einer kleinen Lampe nachgewiesen werden: Nähert man den Empfänger der Schwingspule L1 und stimmt die Kreise mittels C1 und C3 aufeinander ab, so leuchtet die Lampe hell auf. Dies ist je nach Leistung der Triode und Höhe der angelegten Anodenspannung sogar über einige Entfernung möglich. Die Anordnung schwingt mit Frequenzen bis in den UKW Bereich.

Ersetzt man den Kondensator C1 durch die Anode und das Gitter der Röhre selbst, und die Spule L1 durch einen simplen Drahtbogen, der Gitter und Anode über C2 verbindet, sind sogar mit normalen Radioröhren schon Frequenzen bis nahe an den Gigahertzbereich möglich.Diese Schaltungsvariation soll aber hier nicht näher besprochen werden.

Wichtiger ist in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, die ausgesendeten HF- Signale durch eine verbesserte Selektivität und Nachverstärkung im Empfänger auch über weitere Entfernungen zu empfangen und damit sichere Funkverbindungen aufzubauen. Der simple Empfänger aus der obigen Abbildung lässt sich durch Hinzufügen selektiver Eingangskreise und Verstärkerstufen natürlich extrem verbessern. Zudem wird in der Praxis durch das Mischen der empfangenen Frequenz mit konstanten, im Empfänger selbst erzeugten Frequenzen eine sogenannte Zwischenfrequenz mit genau definierten Eigenschaften erzeugt, die sich in speziellen Filtern noch besser und stabiler nachverstärken und schließlich demodulieren lässt.- Eine Grundvoraussetzung für die Übertragung von Bild und Ton mittels Funkwellen.