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Die Hifi-Komponenten von 1982

Das ist die Fortführung einer Reihe von Artikeln, die hier angefangen haben. Und hier geht es zurück zum vorangegangenen Kapitel 3.3 - "Das Tonbandgerät".

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4 Komponenten der HiFi-Anlage
4.1 Rundfunkempfangsteil (Tuner)

Das Wort "Tuner" ist abgeleitet vom englischen "to tune" = abstimmen. Es kennzeichnet einen in der Regel hochwertigen Empfänger (ohne nachfolgenden Steuer-Verstäker) oder den in einem Receiver (Steuergerät) enthaltenen Empfangsteil, der speziell für die Stereosendungen im UKW-Bereich, aber meist auch für die Monosendungen in den AM-Bereichen MW oder MW/LW oder KW/MW und LW eingerichtet ist.

Das Superhet-Prinzip / der AM-Empfänger

Der Tuner arbeitet nach dem Überlagerungsprinzip. Ein Gerät dieser Art wird auch Super oder Superhet genannt (übliche Abkürzung für Superheterodyne- Empfänger, die es schon in den dreißiger Jahren gab).

Der AM-Empfänger (LW - MW - KW)

Die Funktion ist zunächst wegen des einfachen Verständnisses auf einen AM-Empfänger bezogen (Abb. 4.1-1): Das Gerät setzt alle abstimmbaren Empfangsfrequenzen (fe) durch Mischung mit einem in gleichem Frequenzabstand über fe „mitlaufendem" Oszillator (Gleichlauf) in eine konstante Zwischenfrequenz (fz) um.

Für die Größe von fz haben sich aus Gründen der geringsten Störmöglichkeiten bestimmte Normwerte eingebürgert. Für die AM-Bereiche (KW, MW, LW) werden vorwiegend 460kHz, für den UKW-Bereich 10,7MHz gewählt.
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Vor- und Nachteile der AM Technik

Der Vorteil des Überlagerungsprinzips liegt nun darin, mit verhältnismäßig kleinem Aufwand u.a. eine hohe Verstärkung und damit eine gute Regelung sowie eine lineare Gleichrichtung herzustellen.

Als Nachteil zeigt sich, daß beim Mischvorgang sogenannte Spiegelfrequenzen entstehen. Wenn fe z.B. 90 MHz beträgt, so muß, um fz = 10,7 MHz zu erhalten, die vom Oszillator gelieferte Frequenz f0 = 100,7 MHz betragen (100,7 MHz - 90 MHz = 10,7 MHz). Nun tritt aber auch der Fall 100,7 MHz + 10,7 MHz * 111,4 MHz auf. Arbeitet dann auf dieser Frequenz ein anderer UKW-Sender, so wird dessen Signal ebenfalls mit 10,7 MHz überlagert, was zwangsläufig zu Störungen führen muß.

Mit großem Aufwand geht es dennoch

Um diesen Makel auszuwetzen, werden hochselektive Zf-Verstärker verwendet, die nur das eigentliche Sendesignal passieren lassen, unerwünschte Nebensignale jedoch vollkommen ausblenden oder zumindest unterdrücken. Neben dieser schon seit langer Zeit bekannten Schaltung kennt man noch das Doppelsuper-Prinzip mit zweifacher Überlagerung. Hierbei wird das 1. ZF-Signal nochmals umgesetzt. Dabei entsteht ein zweites ZF-Signal mit wesentlich geringerer Frequenz, wodurch eine verbesserte Trennschärfe und ein höherer Stör/Nutzsignalabstand erreicht werden. Diese aufwendige Schaltung ist für HiFi-Zwecke nur in Verbindung mit einem speziellen Demodulator, wie z.B. dem Pulse Count Detector, realisierbar und wird daher nur in wenigen Spitzensupern, wie z.B. einigen Kenwood-Typen, angewendet.

Die Rückgewinnung der Tonfrequenz-Spannung

Das Blockschema in Abb. 4.1-1 von einem AM-Empfänger zeigt nun weiter, daß am Ende des Zwischenfrequenzverstärkers ein Demodulator sitzt. Dieser dient zum Rückgewinnen der Tonfrequenz-Spannung (des Ton-Signals), mit der die Senderwelle und auch noch die Spannung des ZF-Verstärkers moduliert ist. Da es sich um eine Amplitudenmodulation (AM) handelt, spricht man hier auch von einem AM-Demodulator. Die Ton-(Niederfrequenz-)Spannung wird lediglich noch verstärkt und dann dem Lautsprecher zugeleitet.

Der FM-Stereo-Empfänger

Bei einem FM-Empfänger Abb. 4.1-2, der ein Stereosignal aufnimmt, folgt dem entprechenden 10,7-MHz ZF-Verstärker zunächst in Begrenzer, der die (störenden) AM-Signalanteile aus der Amplitude des ZF-Signals ausblendet. Dann kommt der „FM"-Demodulator, an dem man das komplexe UKW-Stereo- Multiplexsignal (30Hz ... 53kHz) gewinnt. Man nennt es meist, wie schon auf S. 33 als Kürzel angegeben, MPX-Signal. Für den FM-Demodulator wurden früher recht aufwendige Schaltungen eingesetzt, von denen der Ratiodetektor (ratio (lat.) = Verhältnis) der bekannteste ist.
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Mit integrierten Schaltungen einfach

Heute übernimmt diese Aufgabe eine Integrierte Schaltung (IS), die zugleich mehrere Zf-Stufen und eine Nf-Vorverstärkerstufe enthält. An diese IS wird lediglich - als Peripherieschaltung - das Ratiofilter angeschlossen.

Weitere derartige Schaltungen sind u.a. der Produkt-, Quadratur- und Koinzidenzdemodulator; im Hochleistungstuner FM 2002 von Klein + Hummel wird ein „breitbandiger Pulszähl-Demodulator" verwendet.

In Firmenberichten, Service-Anleitungen, Testveröffentlichungen und Spezialaufsätzen der Fachzeitschriften findet man hierüber, wie auch über den sich anschließenden Decoder ausführlichere Angaben.
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Der Stereo-Decoder - der Entschlüssler

Ganz allgemein übernimmt diese Stufe die Aufgabe eines „Entschlüsslers", an dem vom MPX-Signal die Stereoinformation für den linken und den rechten Kanal abgetrennt wird. Hier haben wir es mit Tonfrequenzen von 30Hz bis 15kHz zu tun, also mit einem Frequenzbereich, der bei weitem größer ist als bei AM-Empfängern. Allerdings kann der Stereo-Rundfunk in dieser Beziehung der Schallplatte und dem Tonband - sofern es sich um hochwertige Tonträger und Abspielgeräte handelt - keine unmittelbare Konkurrenz bieten. Dort können die Frequenz grenzen bei 20Hz und 18 (ggf. auch 20) kHz liegen. In beide Kanäle ist hinter dem Decoder dann noch je eine Schaltung für die De-Emphasis (= Nachentzerrung) eingefügt, in der die aus sendetechnischen Gründen erforderliche Anhebung der hohen Frequenzen (Pre-Emphasis = Vorentzerrung) wieder korrigiert wird, um einen linearen Frequenzgang zu erreichen.

Jetzt muß nur noch verstärkt werden

Es folgen nun die Niederfrequenz- (Vor-)Verstärker, die das schwache Ausgangssignal der De-Emphasisschaltung auf den zur Steuerung des nachgeschalteten Endverstärkers erforderlichen Pegel bringen. Zur Vervollständigung sei noch in Abb. 4.1-3 ein kombinierter FM/AM-Empfänger als Blockschaltbild gezeigt. Abb. 4.1-4 gibt ein solches von einem Tuner der Spitzenklasse wieder.

Für uns wichtig : Die Qualitätsbegriffe

Da wir uns hier nur mit Hifi beschäftigen, sind die ganz primitiven UKW Empfänger, - bestehend aus 2 Transistoren - kein Maßstab. Darum einige Begriffe der Highfidelity - nicht nur für Tuner - , die für uns wichtig sind.

Die Empfangsempfindlichkeit

Die Güte eines UKW-Tuners ist u.a. sowohl durch den Signal- Rauschspannungsabstand als auch durch den Signal-Fremdspannungsabstand ausgewiesen (vgl. Abschnitt 3.1). Beide Größen lassen sich zusammen mit anderen in einem Diagramm nach Abb. 4.1-5 darstellen. Die oberen Kurven zeigen den Pegel für die Nf-Signale bei den Frequenzhüben 75 und 40 kHz in Abhängigkeit von der Antennenspannung (siehe untere Achse von 0,1uV
... 1 mV).

Die unteren Kurven geben den Rausch-, bzw. Fremdspannungspegel an (sie sind hier zur Vereinfachung der Darstellung sowohl für Mono- als auch für Stereoempfang zusammengelegt!). Die (Empfangs-)Empfindlichkeit wird nun - wie schon im Abschnitt 3.1 auf S. 31 erwähnt - durch jenen Betrag der Antennenspannung festgelegt, an dem der Rauschabstand, also der Abstand des Nf-Signal-pegels, für Mono-Empfang 26dB beträgt. Für Stereoempfang soll er mindestens 46dB betragen (gute Empfänger weisen 60dB und mehr aus!).

Wenn er von Mono auf Stereo umschaltet

Das Diagramm läßt außerdem den Spannungswert für den Begrenzereinsatz und die Schwelle für die automatische Umschaltung von Mono- auf Stereoempfang erkennen. Der Begrenzer sorgt dafür, daß die Lautstärke auch beim Empfang von Sendern mit unterschiedlicher Feldstärke (Antennenspannung) praktisch konstant bleibt. Er schaltet überdies das Gerät erst dann auf Stereo-Wiedergabe, wenn die Antennenspannung dafür einen genügend hohen Wert erreicht hat (hier lt. Abbildung statt schon auf ca. 1uV wie bei Mono-Empfang erst bei ca. 10uV).

Mit „Spitzen"-Empfänger bis zu 50 Sender

Hohe Empfindlichkeit ist besonders wichtig für den Empfang von entfernteren und deshalb je nach Senderleistung oft nur schwach einfallenden Sendern, die also nur eine geringe Antennenspannung liefern. Ein Gerät mit höherer Empfindlichkeit „bringt" solche Sender natürlich mit entsprechend besserer Qualität.

An vielen Orten kann man mit einem „Spitzen"-Empfänger bis zu 50 oder sogar noch mehr Sender einwandfrei empfangen, eine gute Antennenanlage vorausgesetzt. Dann müssen jedoch, weil der Frequenzabstand in manchen Fällen nur 100 bis 200 kHz beträgt, sehr hohe Anforderungen an die Trennschärfe-Eigenschaften der Geräte gestellt werden.

Die Trennschärfe

Als Trennschärfe eines Gerätes bezeichnet man seine Fähigkeit, den eingestellten Sender sauber zu empfangen und die frequenzbenachbarten möglichst gut zu unterdrücken, damit sie keine Störungen (Zwitschern) hervorrufen oder sogar leise mitzuhören sind. Die Trennschärfe wird entweder in einem Diagramm angegeben oder als Zahlenwert, der - in dB ausgedrückt -die Unterdrückung eines benachbarten Senders beschreibt. Gute Werte sind 60 dB, bessere sind 70 dB oder mehr. Hohe Trennschärfe ist insbesonders wichtig in Empfangsgebieten mit großer Senderdichte.

Man kann auch "lasch" messen

Beim Vergleich von Trennschärfewerten verschiedener Geräte gibt es jedoch eine Schwierigkeit. In Deutschland und den außereuropäischen Ländern wendet man nämlich für die Ermittlung der Trennschärfe unterschiedliche Meßmethoden an.

Dies führt bei gleichen Geräten zu unterschiedlichen Zahlenangaben, je nachdem, ob man sie nach der deutschen Vorschrift (DIN) unter Zugrundelegung eines Frequenzabstandes von ±300 kHz.oder nach der amerikanischen Vorschrift (IHF) bei einem Frequenzabstand von ±400 kHz mißt bzw. angibt.

In jedem Falle ist der nach DIN angegebene Trennschärfewert kleiner als der IHF-Wert, der mit dem Bezugswert von ±400 kHz für die USA und Japan festgelegt wurde, weil die Senderdichte dort wesentlich geringer ist als bei uns.

Allgemein gilt, daß hohe Trennschärfe wichtiger ist als hohe Empfindlichkeit.
Die heutigen Geräte haben ohnehin bezüglich Empfindlichkeit - auch schon in der unteren und mittleren Preisklasse - einen sehr hohen Standard erreicht, der dem von Spitzengeräten kaum nachsteht. Neue Bauelemente, wie MOS-FET-Transistoren trugen wesentlich dazu bei. Bezüglich Trennschärfe dagegen zeigen die Geräte heute noch ausgeprägte Unterschiede, die sich dann auch gehörmäßig durch bessere oder schlechtere Empfangs- und Wiedergabequalität deutlich bemerkbar machen.

Die Gleichwellenselektion

In diesem Zusammenhang sei auch auf eine gute Gleichwellenselektion (Capture Ratio) hingewiesen; ihr mißt man eine besondere Bedeutung bei, wenn ein Störsender mit dem Nutzsender frequenzgleich ist. Definiert ist sie als der in dB angegebene Wert, um wieviel sich die Eingangspegel zweier mit gleicher Trägerfrequenz arbeitenden UKW-Sender unterscheiden müssen, damit der schwächere nicht mit empfangen wird. Gute Werte liegen bei 1 bis 2 dB.

Die Pilottonunterdrückung

Reste des Pilottons (19 kHz) und seiner Oberwellen können bei direkter (Rundfunk-) Stereowiedergabe den Klang verfärben, d.h. spitz und rauh erscheinen lassen und bei Tonaufnahmen von Stereo-Sendungen durch Überlagerung mit der Vormagnetisierungsfrequenz des Tonbandgerätes zu Pfeifstörungen führen. Der Pilotton muß daher hinter dem Decoder durch besondere Filter um mindestens 40 dB unterdrückt werden.

Die Bandbreite

Schließlich ist noch eine Eigenschaft zu erwähnen, die mit der Trennschärfe eng verknüpft ist, nämlich die Bandbreite. Eine größere Bandbreite ergibt zwar bessere Wiedergabeeigenschaften, doch auch geringere Trennschärfe, zumindest bei frequenzbenachbarten Sendern. Für die bei uns in Deutschland gegebenen Empfangsverhältnisse muß deshalb auch diese Frage eindeutig zugunsten höherer Trennschärfe beantwortet werden, weil die Einbuße an Wiedergabequalität durch schmale Bandbreite nur gering ist und in keinem Verhältnis steht zu den Qualitätsverlusten, die in kritischen Empfangslagen durch ungenügende Trennschärfe verursacht werden.

Der Bedienungskomfort

Zuletzt sei noch der Bedienungskomfort erwähnt. Er hängt nicht unbedingt von der Anzahl der Einstellorgane ab. Je mehr davon, desto schwieriger oft die Bedienung, und man möchte doch eigentlich mit dem geringstmöglichen Aufwand die beste Klangwiedergabe erreichen. Dieser Wunsch setzt beim Empfänger vor allem eine präzise und dennoch leichte Abstimmung auf den gewünschten Sender voraus.

Sind es erfahrungsgemäß immer nur einige bestimmte Stationen, die man aus der Vielzahl empfangsfähiger Sender wählt, so ist deren Programmierbarkeit auf (Tipp-)Tasten oder - bei entsprechend teuren Geräten - auf Sensoren eine gute Lösung. Man hat dann jeden dieser Sender sofort „im Griff", neuerdings sogar mit alphanumerischer Anzeige der Sendernamen, wie z.B. NDR 3 (NDR = alpha-merisch; 3 = numerisch; NDR 3 = alphanumerisch).

Sind die Wünsche differenzierter (mehr Sender als acht oder zehn - vielleicht des Programmes wegen -) so hat man heute die Auswahl zwischen den verschiedensten Einstellautomaten, wozu u.a. der elektronische Suchlauf gehört.

4.1.1 Antenne

Zweck und Arten von Antennen - Die hier gemeinte Empfangs-Antenne ist das Auffangorgan der von den Sende-Antennen unserer Rundfunksender abgestrahlten elektromagnetischen Wellen; sie ist zugleich der Lieferant der für den Empfänger benötigten Eingangsspannung (siehe Abschnitt 3.1 und 4.1).

Man unterscheidet bei den Antennen zwischen AM- und FM-Ausführungen. Die ersteren, meist in Form von Stabantennen, dienen zum Empfang von amplitudenmodulierten Sendern, hauptsächlich der im Mittel Wellenbereich (MW).

Die letzteren in Form von Rund- oder Richtantennen ermöglichen den Empfang von frequenzmodulierten Sendern im Ultrakurzwellenbereich (UKW). Dezi-Antennen für das Fernsehen seien hier ausgenommen. Handelt es sich nun um Stereosendungen, so müssen die UKW-Antennen einen besonders hohen Antennengewinn und eine gute Richtwirkung aufweisen. Eine rauscharme Stereowiedergabe erfordert eine zehnfach höhere Antennenspannung als die Monowiedergabe.

Die Bundespost Verfügung und deren Amtsblätter

Nach der Bundespost Verfügung Nr. 754, veröffentlicht im Amtsblatt Nr. 125, werden in den technischen Daten für Rundfunk-Empfangsantennen-Anlagen für Stereo-Signale 50 dBuV Mindestpegel und 80 dBuV Maximalpegel am Empfänger-Anschlußkabel genannt. Die hohe Richtwirkung ist meist deshalb erforderlich, um Wellen des empfangenen Senders, die an großen Flächen (Hochhäusern oder Berghängen) reflektiert werden und erst nach einem Umweg zur Empfangsantenne gelangen, ausreichend zu unterdrücken. Andererseits kann eine gute Richtwirkung auch dazu dienen, die Antennenpegel starker Ortssender abzusenken, damit sie nicht den Stereoempfang von schwächer ankommenden, frequenzbenachbarten Sendern durch Übersprechen stören.

  • Anmerkung : Das ist zum Glück alles Schnee von gestern. Die extrem zukunftsfeindliche Haltung der Bundespost ist seit langem zu den Akten gelegt.

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Die ferngesteuerte Rotor-Antenne

Um UKW-Sender aus allen Einstrahlungsrichtungen aufnehmen zu können, bedient man sich einer Rundantenne (UKW-Kreuzdipol) oder für optimalen Empfang einer Mehrelemente-Richtantenne (Yagi-Ant.) mit ferngesteuertem Rotor. Gemeinschaftsantennen-Anlagen müssen den Empfang der Regional-UKW-Sender in Stereogüte bieten.

Antennen korrodieren schnell

Eine UKW-(Stereo-)antenne kann nun - wie jede andere - nur dann ihre Aufgabe erfüllen, wenn sie entsprechend den örtlichen Verhältnissen richtig ausgewählt, nach VDE-Bestimmungen fachgerecht errichtet und einschließlich der Antennenniederführung und der Anschlußkabel in der Wohnung laufend auf ständige Funktionsfähigkeit überprüft wird. Wenn von einer älteren Richtantenne - wie der Verfasser unlängst feststellte - durch Korrosion vier von neun Direktoren abgebrochen waren, ist natürlich die Leistungsfähigkeit der Antenne entsprechend beeinträchtigt.

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