Geradeausempfänger

Ein Geradeausempfänger ist ein relativ einfaches Empfangsgerät für Radiowellen, also beispielsweise ein Radio, wie es vor allem in der Frühzeit dieser Technik verwendet wurde und heute nur noch in ganz speziellen Situationen. Im Unterschied zum später entwickelten Überlagerungsempfänger finden die Aktionen Frequenzselektion, Hochfrequenzverstärkung und Demodulation auf ein und derselben Frequenz statt. Die zu empfangende Frequenz gelangt „geradeaus“, also ohne Mischung zum Demodulator.

Je nach Anzahl der Schwingkreise nannte man sie auch Einkreiser, Zwei- oder Drei-Kreiser. Auch eine Bezeichnung zum Beispiel in der Form 0-V-1 war üblich. Dabei steht die 0 für die Anzahl der HF-Stufen, das V für die Gleichrichterstufe (Ventil) und die 1 für die Anzahl NF-Stufen.

Geschichte

Geradeausempfänger für Lang-, Mittel- und Kurzwelle waren bis in die 1950er-Jahre sehr verbreitet. Einen letzten großen Auftritt hatte der Geradeausempfänger mit den einfachen Pendelaudions Anfang der 1950er-Jahre in den einfachen UKW-Geräten. Mit dem sich etablierenden UKW-Rundfunk verlor dieses Konzept an Bedeutung, weil einerseits qualitativ hochwertige UKW-Radios mit Geradeaus-Empfängern kaum zu realisieren sind und andererseits die Überlagerungsempfänger („Superhets“) immer günstiger wurden und der Vorteil der Einfachheit immer mehr in den Hintergrund trat.

Beispiele für Geradeausempfänger sind der Detektorempfänger und der Audionempfänger. Der bekannteste Geradeausempfänger in Deutschland war der Volksempfänger.

Technik

Blockschaltbild eines Geradeausempfängers, hier ein „2-Kreiser“.
Der Vorteil von Geradeausempfängern und Grund für die Anwendung dieser Technik ist der einfache Aufbau, zumindest wenn nur ein Schwingkreis vorhanden ist (beim Einkreiser). Bei mehreren abzustimmenden Schwingkreisen wird der Aufbau wegen der Gleichlaufprobleme komplizierter.

Aus dem von der Antenne kommenden Hochfrequenzsignal wird mit einem Filter (Schwingkreis) die gewünschte Empfangsfrequenz f_e selektiert, das Hochfrequenzsignal wird dann verstärkt, eventuell nochmals gefiltert und direkt der Demodulation zugeführt. Die Demodulation kann in einer getrennten Stufe mit einer separaten Diode erfolgen oder in der letzten HF-Stufe. Bei Röhren ist dabei zum Beispiel Gittergleichrichtung (wie bei den meisten Röhrenaudions) oder Anodengleichrichtung möglich.

Ein Geradeausempfänger kann prinzipiell keine Nebenempfangsfrequenzen oder Pfeifstellen haben, unter denen ein Überlagerungsempfänger oft leidet.

Aus dieser Beschreibung lassen sich schon die größten Nachteile des Geradeaus-Empfängers ableiten:

• Wenn mehrere Frequenzfilter vorgesehen sind, müssen alle Filter genau die gleiche Mittenfrequenz haben und bei der Wahl unterschiedlicher Empfangsfrequenzen miteinander verstimmt werden (Gleichlauf). Dies wurde z. B. mit Hilfe von Mehrfach-Drehkondensatoren erreicht, kann aber nur mit begrenzter Genauigkeit erfolgen.
• Wegen der Gleichlauf-Probleme ist es nahezu unmöglich, mit mehreren gekoppelten Schwingkreisen ein Filter mit wohldefinierter Durchlasscharakteristik (z. B. Bandpass mit steilem Abfall außerhalb des Frequenzbereichs) zu bauen.
• Die Bandbreite von Frequenzfiltern, die auf Schwingkreisen basieren, wird durch den Gütefaktor und die Mittenfrequenz bestimmt. Besonders bei hohen Frequenzen (Kurzwellenbereich) ist es nahezu unmöglich, eine ausreichend schmale Bandbreite zu erreichen; der Empfänger hat dann eine zu geringe Trennschärfe. Bei durchstimmbaren Geradeaus-Empfängern ist außerdem die Bandbreite von der Frequenz abhängig, sollte aber bei einem Radioempfänger immer gleich sein.
• Da der Gütefaktor von abstimmbaren Schwingkreisen meist kleiner als 100 ist und mit steigender Frequenz abnimmt, sind Geradeausempfänger für UKW illusorisch, weil keine befriedigende Trennschärfe erreicht werden kann.
• Da das verstärkte Hochfrequenzsignal dieselbe Frequenz wie das Eingangssignal des Empfängers hat, kann das Ausgangssignal des Hochfrequenzverstärkers wieder von der Antenne aufgenommen werden und es kommt zu einer Rückkopplung. Da für den Demodulator eine gewisse Mindestspannung benötigt wird, kann dieses Problem nicht durch Reduktion der Hochfrequenz-Verstärkung behoben werden, sondern es ist hoher Aufwand für die Abschirmung und Entkopplung des Verstärkerausgangs vom Eingang nötig.

Alternative

Die genannten Probleme können durch einen Überlagerungsempfänger („Superhet“) überwunden werden. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, dass bei der Mischung zweier Frequenzen mehrere Mischprodukte entstehen. Die erzeugten Frequenzen haben dabei die gleiche Modulation wie das Nutzsignal. Erzeugt man nun mit einem Oszillator eine Frequenz mit einem konstanten Abstand zur Frequenz des zu empfangenden Senders, benötigt man hinter dem Mischer nur noch Bandfilter, die fest auf diese Zwischenfrequenz eingestellt sind. Die Zwischenfrequenz kann dabei so gewählt werden, dass Filter der gewünschten Bandbreite bei dieser Frequenz leicht realisierbar sind.

Heutige Anwendungen

Theoretisch bietet der heute üblichere Überlagerungsempfänger nur wenige Vorteile, sofern keine Abstimmbarkeit (Senderwahl) erforderlich ist, sondern nur ein einzelner Funkdienst empfangen wird und die benötigte Bandbreite auch bei einem Geradeausempfänger mit Schwingkreisen erreicht werden kann. Für eine Temperatur- und Alterungsunabhängigkeit ist jedoch oft eine automatische Frequenznachführung (Automatic Frequency Control, AFC) erforderlich. Deshalb greift man auch in diesem Fall auf den Überlagerungsempfänger zurück. Eine Ausnahme bildet der Empfang des Zeitzeichen-Signals von DCF77. Aufgrund seiner Modulation sind keine Bandpass-Filter erforderlich, die Resonanzkreise sind als handelsübliche Quarzfilter erhältlich. Eine ausreichende Temperatur- und Alterungsunabhängigkeit ist daher gegeben. Auch sehr einfache Empfänger für Fernsteuerungen mit geringer Reichweite werden noch als Geradeausempfänger gebaut. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind drahtlose Haustürglocken sowie drahtlose Wetterstationen, die im 433-MHz-Bereich arbeiten.

Außerdem werden Geradeausempfänger noch von Bastlern verwendet. Eine übliche Anwendung ist der Empfang von Längstwellen mit der PC-Soundkarte, wobei der Verstärker der Soundkarte die Rolle des „Hochfrequenz“-Verstärkers übernimmt.

Da die heutigen Analog-Digital-Umsetzer und digitalen Signalprozessoren bereits schnell genug arbeiten, um die Funktion des Mischers und der Filterung und Demodulation der Zwischenfrequenz zu ersetzen, können heute Empfänger gebaut werden, bei denen nur mehr für die Empfangsfrequenz ein Hochfrequenzverstärker benötigt wird, jedoch die anderen Bauteile eines Überlagerungsempfängers nicht mehr benötigt werden. Diese Systeme werden jedoch nicht als Geradeausverstärker bezeichnet, weil bei der Umsetzung auf Digitalsignale mittels Sample-and-Hold-Schaltung eine Umsetzung auf eine niedrigere Frequenz erfolgt.

Weblinks

 Commons: Geradeausempfänger – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien