4. Das Radio

4. Das Radio
4.1 Das Übertragungsprinzip
Der Frequenzbereich der menschlichen
Stimme liegt etwa zwischen 20 Hz und 20
000 Hz. Hierbei handelt es sich größtenteils
um eine Niederfrequenz, die sich nicht zur
Übermittlung durch elektromagnetische
Wellen eignet. Deren Einsatz ist erst ab
mehreren kHz (15 kHz und höher) sinnvoll,
also im Hochfrequenzbereich.
In der ersten und zweiten Abbildung ist
schematisch eine Welle niedriger und hoher
Frequenz dargestellt.
Bei der Amplituden-Modulation (AM)
wird folgendes Verfahren verwendet:
Die Niederfrequenz (Stimme, Musik, …)
wird einer Hochfrequenz überlagert (siehe
dritte Abbildung). Man erhält eine Welle,
die die Frequenz der ursprünglichen
Hochfrequenz hat, deren Amplitude
(maximale Auslenkungen) sich jedoch mit
der Niederfrequenz ändert.
Wird die in Abbildung 3 dargestellte
Schwingung direkt an einen Kopfhörer
angelegt, würde man nichts hören, da die
Membran des Hörers der schnellen
Schwingung (d.h.: mehrere hunderttausend
Schwingungen pro Sekunde und mehr um
die Gleichgewichtslage) nicht folgen kann.
Über die Diode (Gleichrichter) werden die
negativen Halbwellen abgeschnitten, nur die
positiven Halbwellen werden durchgelassen.
Die Membran des Hörers kann den
schnellen Schwingungen noch immer nicht
folgen. Da die Auslenkungen nur noch auf
eine Seite der Gleichgewichtslage erfolgen,
kann die Membran des Hörers jedoch der
mittleren Auslenkung folgen.
Mir bauen e Radio Science Club
Schwingung hoher Frequenz
U0.0
0
-0.5
5 10 15 20 25 30
Man erhält somit die Umhüllende Kurve der
vierten Abbildung, und die entspricht dem in
-1.5
der zweiten Abbildung dargestellten Niederfrequenz (Stimme, Musik, …). Über
Gleichrichtung kann also die Amplituden-Modulation demoduliert werden.
D. Mancini, R. Kneip S.7
1.5
1.0
0.5
U0.0
-0.5
-1.0
-1.5
1.5
1.0
0.5
-1.0
-1.5
1.5
1
0.5
U 0
-1
-1.5
Schwingung niedriger Frequenz
0 5 10 15 20 25 t30
Modulierte Trägerwelle
0 5 10 15 20 25 30
-0.5
1.5
1
0.5
U
0
-0.5
-1
Mod. Trägerwelle nach Gleichrichtung
0 5 10 15 20 25 30
t
t
t

4.2 Die einfachsten Schaltungen
Übersicht über die gängigen Frequenzverteilungen:
Mir bauen e Radio Science Club
Wellenlänge Frequenz
Langwellen (LW) ca. 2 000 m bis 1 000 m ca. 150 kHz bis 300 kHz
Mittelwellen (MW) ca. 600 m bis 200 m ca. 500 kHz bis 1 500 kHz
Kurzwellen (KW) ca. 100 m bis 10 m ca. 3 MHz bis 20 MHz
Ultrakurzwellen (UKW) ca. 10 m bis 1m ca. 30 MHz bis 300 MHz
Einfach nachzuweisende Sender liegen im Langwellenbereich. In
unserer näheren Umgebung ist der stärkste Sender RTL bei 236 kHz.
In der einfachsten Schaltung, die das Empfangen von Radio-Sendern
ermöglicht, benötigt man nur eine Antenne, eine Diode und einen
Hörer. Eine Energiequelle (z.B. eine Batterie) ist nicht erforderlich, da
die Energie zum Bewegen der Membran des Hörers ausschließlich
über die Antenne empfangen wird (also vom Sender stammt).
Notwendig, um in diesem Fall überhaupt etwas zu hören, ist eine
möglichst lange Antenne (10 … 30 m) und ein Sender in der Nähe des
Empfängers. Nicht vergessen: Masse-Anschluss z.B. an einer
Heizung! Nachteile der Schaltung sind:
• Es kann keine Auswahl zwischen Sendern getroffen werden. Alle
(starken) Sender können gleichzeitig empfangen werden.
• Sehr geringe Lautstärke!
Werden ein Kondensator und eine Spule zusätzlich
benutzt, kann die Resonanzfrequenz auf die
Sendefrequenz abgestimmt werden. Eine selektive
Auswahl an Sendern ist prinzipiell möglich. Die
Abstimmung kann über einen Drehkondensator oder
über das Einführen eines Ferrit-Kerns in die Spule
erreicht werden. Mit dem hier dargestellten Aufbau
sind jedoch nur wenige Sender zu empfangen; in
unserer Gegend wäre das RTL bei etwa f = 235 kHz.
Mit einem Luftdrehkondensator (aus einem alten
Radio ausgebaut) konnten zwei Sender getrennt
werden (RTL: 236 kHz und xxx: 180 kHz).
D. Mancini, R. Kneip S.8

4.3 Unser erstes Radio
Wickeln der Spule
• Etwa 10 cm vom lackierten Draht
sollen zum Anschließen an die
Schaltung vorgesehen werden;
• Draht (siehe erste Abbildung) durch
die beiden kleinen Öffnungen führen
(sicherheitshalber auch zweimal);
somit wird ein Herausrutschen des
Drahtes während des Aufwickelns
vermieden;
• Draht durch z.B. Drehen des
Plastikrohres möglichst gleichmäßig
aufwickeln, bis man etwa 150
Wicklungen hat;
• Draht wiederum (zweimal) durch die
beiden Öffnungen führen, um ein
Verrutschen des Drahtes auf der
fertigen Spule zu verhindern;
• Mit einem Cutter ist die Isolierung an
den beiden Enden (auf einigen cm
Länge) des Drahtes herabzukratzen.
Mir bauen e Radio Science Club
Will man den Aufwand des Selbstwickelns einer Spule vermeiden, kann auch eine
Induktivität benutzt werden. Hierzu sind in den zwei Abbildungen der Seite 11 die
Schaltungen einmal mit Spule, einmal mit Induktivität schematisch dargestellt.
Zum Aufbau der Schaltung: Schrauben mit Unterlegscheiben zu 2/3 einschrauben,
Drahtenden biegen und unter die Unterlegscheiben legen; Schrauben festziehen und darauf
achten, dass die Drähte eine gute elektrische Verbindung untereinander haben.
D. Mancini, R. Kneip S.9

Aufbauschritte für die erste Schaltung
Mir bauen e Radio Science Club
1 – 2: Plastikrohr mit selbstgewickelter Spule
alternativ: 1a – 2a: Induktivität 320 μH
3 – 4: Kondensator 1500 pF
3 – 6 und 4 – 5: Draht für Verbindung zur Masse bzw. zur Antenne
3 – 7: Draht
4 – 8: Ge-Diode
7 – 8: Widerstand 100 kΩ
an 5: Befestigung der Antenne
an 6: Befestigung des Drahtes, der z.B. mit der Heizung (Erde)
verbunden wird.
Parallel zum Widerstand wird der Hörer angeschlossen.
Bei einer Antennenlänge von etwa 10 m ist ein Sender zu hören. Die Werte vom Kondensator
und der Spule wurden für die Frequenz von 235 kHz optimiert. Um den Schwingkreis für
andere Frequenzen zu optimieren, kann der Kondensator durch einen Drehkondensator ersetzt
werden. Alternativ bietet sich auch an, die Induktivität der Spule durch das Einführen eines
Ferrit-Kerns (z.B. aus einem alten Radio) zu verändern.
Um eine größerer Lautstärke zu erreichen kann man das nachgewiesene Signal über einen
Transistor verstärken.
Aus Sicherheitsgründen soll keine Antenne bei Unwettergefahr im Freien aufgehängt
werden (Gefahr des Blitzeinschlags)!
D. Mancini, R. Kneip S.10

Einfache Schaltung mit selbstgewickelter Spule:
Einfache Schaltung mit Induktivität:
Mir bauen e Radio Science Club
D. Mancini, R. Kneip S.11

4.4 Verstärkung über einen Transistor
Mir bauen e Radio Science Club
Die bereits aufgebaute Schaltung kann verbessert werden, indem über einen Transistor das
Ausgangssignal verstärkt wird.
Das schwache Signal am Widerstand wird (über einen Kondensator) zur Basis des Transistors
geführt. Hier erfolgt dann die Verstärkung (Prinzip: siehe Seite 6). Am Drehpotentiometer
kann die Betriebsspannung am Transistor nach Fertigstellung der Schaltung eingestellt
werden. Um das Zusammenbauen zu vereinfachen, ist die Basis des Transistors bereits mit
der Mittenanzapfung des Drehpotentiometers verlötet.
Aufbauschritte für die erweiterte Schaltung:
8 – 9: Verbindungsdraht
9 – 11: Kondensator xxx nF
7 – 10: Verbindungsdraht
an 10: Emitter, Potentiometer (Mittenanschluss), Draht von 7 und Draht
zum – Pol der Batterie; darauf achten, dass diese 4 Drähte durch
eine Schraube leitend miteinander verbunden sind.
an 11: zweiter Draht vom Potentiometer und Kondensator festschrauben
an 13: dritter Draht vom Potentiometer
13 – 14: Widerstand 47 kΩ
an 14: + Pol der Batterie und Hörer befestigen
an 12: Befestigung des Kollektoranschlusses und des Hörers
15: kann benutzt werden um Potentiometer besser zu halten
D. Mancini, R. Kneip S.12

Mir bauen e Radio Science Club
Letzter Schritt: Masse und Antenne befestigen,
und ein Sender müsste über das selbstgebaute Radio zu empfangen sein … Viel Spaß.
Mit dieser Schaltung kann weiter experimentiert werden:
• Die Schaltung über einen Transformator und einen kleinen (niederohmigen) Lautsprecher
erweitern;
• Kondensator 1500 pF durch einen Drehkondensator (z.B.:Luftdrehkondensator aus altem
Radio) ersetzen;
• Spule mit mehreren Anzapfungen herstellen, um unterschiedliche Induktivitäten zu
erhalten;
• passende Spulen und Kondensatoren verwenden um andere Frequenzbereiche zu erreichen;
• und vieles mehr, siehe z.B. Internet-Links.
Zum Testen der Schaltungen ist ein Oszilloskop von großem Vorteil
5. Internet-Links
Kleine Auswahl an Internet-Links, die beim Vorbereiten hilfreich waren:
http://www.jogis-roehrenbude.de/Detektor/Detektrortechnik.htm
http://www.b-kainka.de/bastel0.htm
http://www.geocities.com/molerat1964/control.htm
“Es hat gefunkt – Prinzip der Rundfunkübertragung” Steve Niewisch
http://www.creative-center.org.uk/main.html
http://www.open2.net/science/roughscience/index.htm
6. Materialliste
1 Holzbrett (25 cm x 15 cm)
15 Holzschrauben 15 Unterlegscheiben
1 Plastikrohr (Ø: 2.5 cm; l = 20 cm)
1 lackierter Draht (Ø: 0.3 mm; l = 12.5 m)
alternativ zur selbstgewickelten Spule: 1 Induktivität 320 μH
1 Kabel (Antenne) l = 10 m (oder mehr) 1 Kabel (Masse) l = 1 m
1 Kondensator 1500 pF 1 Ge-Diode
1 Widerstand 100 kΩ 1 Hörer 2 kΩ
1 Ferrit-Kern
1 Kondensator ??? nF 1 Drehpotentiometer 10 kΩ
1 Widerstand 47 kΩ 1 Transistor BC 337
1 Batterie 9 V mehrere kurze Kabelstücke
und ein Radio, falls alles schief gehen sollte …
D. Mancini, R. Kneip S.13

7. Kleine Bildergalerie
Kleines Experimental-Labor
Einfache Radio-Schaltung
Fertiges Radio, mit Transistor-Verstärkung
und Lautsprecher
Mir bauen e Radio Science Club
D. Mancini, R. Kneip S.14