zenith: Der ZENITH "Long Distance" Empfänger 5G41
zenith: Der ZENITH "Long Distance" Empfänger 5G41
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1 Einführung
Angeregt durch die Beiträge unseres RM - Mitglieds Hans Amberger zur ZENITH Firmgeschichte, zum ZENITH Royal 500 und kürzlich zu den "ZENITH Radios Tischgeräte" habe ich mich entschlossen, über einen in meiner Sammlung vorhandenen ZENITH 5G41 zu berichten. Es handelt sich hierbei um einen Kofferempfänger, der von seinem Hersteller als "Long Distance Radio" bezeichnet wurde, und in der Tat dank seiner eingebauten Rahmenantenne und einer HF - Vorverstärkerstufe sehr gute Empfangsergebnisse liefert.
Der 5G41 ist sowohl für Batterie- als auch für Netzbetrieb an 117 V AC / DC ausgelegt und verwendet folgende Röhrenbestückung: 1U4 (HF - Vorverstärkung), 1L6 (Heptoden-Mischstufe), 1U4 (ZF - Verstärkung), 1S5 (Demodulator und NF - Vorverstärkung) und 3V4 (NF - Endverstärkung) sowie einem Selengleichrichter.
Das nur für MW - Empfang (535 - 1620 KHz) konzipierte Gerät ist in einem aus Sperrholz mit genarbtem Kunstlederüberzug bestehenden Gehäuse untergebracht und wird duch Hochklappen der Skala eingeschaltet.
Nach Öffnen der Rückwand sind das Chassis und die unter dem Chassis untergebrachte Kombi - Batterie 9V / 90 V "battery pack Z 909" zugänglich.
Bei Batteriebetrieb wird der Netzstecker in zwei Aussparungen auf der Chassisoberseite gesteckt und damit ein Schalter betätigt, der die Stromversorgungsleitungen vom Netzteil auf die Batterien umgeschaltet.
Die einzigen Bedienelemente bestehen aus zwei Knöpfen für die Lautstärke und Sender - Einstellung.
2 Das Schaltbild
2.1 Übersicht
Der 5G41 besaß keinen Eingang für eine externe Antenne, sondern verwendete eine im Innern der Klappskala aufgeklebte Flachspule als Rahmenantenne. In Kombination mit dem 1. Paket des hier verwendeten Dreifachdrehkos bildet sie den Eingangs - Schwingkreis, dessen Hochpunkt direkt auf das Steuergitter der HF - Vorverstärkerröhre 1U5 führt. Die Auskopplung des verstärkten Signals aus der Anode erfolgt über einen Dämpfungswiderstand von 15 KΩ auf die Ankoppelwicklung des mit Hilfe des zweiten Drehkopakets abgestimmten Zwischenkreises.
Als multiplikativer Mischer wurde eine Heptode 1L6 eingesetzt. Überraschend ist die Schaltung des Oszillatorteils! Was man beim ersten Bliclk für einen Druckfehler hält, entpuppt sich als interessante Variante der kapazitiven Ankopplung des Oszillatorgitters g1 der 1L6 an den Oszillatorschwingkreis (roter Pfeil).
Anstatt eines Kondensators wird hier eine in die Schwingkreis - Kreuzwickelspule mittig hineingewickelte "pick-up" Spule (blauer Pfeil) verwendet, deren unteres Ende offen ist.
Das so erzeugte 455 KHz Zwischenfrequenz - Signal wird in einem einstufigen Verstärker mit einer weiteren 1L4 auf das notwendige Niveau zur Demodulation in der 1S5 angehoben, die außerdem zur NF - Vorverstärkung eingesetzt wird. Die NF - Endverstärkung erfolgt in einer Leistungspethode 3V4.
Die Netz - Stromversorgung arbeitet mit einem damals üblichen Selengleichrichter. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Umschaltung auf Batteriebetrieb durch Einstecken des Netzsteckers in passende Schlitze auf der Chassisoberseite. Die Flachstifte des Netzsteckers betätigen dadurch einen Schiebeschalter der die Schaltung mit der kombinierten 9V / 90 V Batterie vom Typ Z 909 verbindet.
Interessant finde ich das ebenfalls in RM hinterlegte kommentierte Schaltbild, in dessen oberem Teil auf einer Linie beginnend mit dem HF - Vorkreis die jeweils zu erwartenden Signalpegel angegeben sind. Leider sind die Werte aufgrund schlechter Auflösung schwer zu lesen.
2.2 Der Heizstromkreis
Eine besondere Herausforderung an die Entwickler stellten die Heizstromkreise solcher Geräte dar. Dabei darf man nicht vergessen, dass alle Röhren direkt geheizt sind und daher neben dem Heizstrom (50mA) auch die Schirmgitter- und Anodenströme durch die Heizfäden fließen!
Während letztere bei der Mehrzahl der hier eingesetzten Röhren gegenüber dem Heizstrom nur eine untergeordnete Rolle spielen (1U4 ⇒ Ia+g2 = 2 mA, 1L5 ⇒ Ia+g2 = 1 mA, 1S5 ⇒ Ia +g2 = 2 mA), liegen sie bei der Endröhre 3V4 mit Ia +g2 = 12,3 mA bei Reihenschaltung der beiden Heizfäden bei immerhin ca. 25% des Heizstroms!.
Obwohl alle Röhren mit dem gleichen Heizstrom von 50 mA betrieben werden, können die Heizungen also nicht einfach in Reihe gelegt werden, sondern müssen durch passende Shunt - Widerstände entlastet werden, was für den Ungeübten zu schwer überschaubaren Strom- / Spannungsverhältnissen führt.
Um den Punkt etwas zu erhellen, habe ich im folgenden Schaltbild die Heizungsleitungen farbig markiert. Die vom Referenzpotential (Masse / Chassis) kommende Leitung ist Dunkelblau und führt zur 1S5. Die von der 1S5 zur 1U4 IF führende Leitung Hellblau, darauf folgen Magenta, Grün, Orange und Rot am positiven Ende der Heizspannungsversorgung, also am Ende der Widerstandskette R14 (130 Ω ±10%), R18 (950 Ω ±10%) und R19 (950 Ω ±10%) hinter dem Selengleichrichter.
Legt man die laut Schaltbild am Gleichrichter vorhandene Spannung von +113 V zugrunde, und geht man von einem Warmwiderständ aller in Reihe geschalteter Heizfäden von 168 Ω (6 x 28 Ω) aus, so stehen an der roten Leitung ca. +8,6 V an. Die Summe aller Heizspannungen ergibt ∑ Uf = 8,4 V (6 x 1,4 V). Das ist natürlich nur eine grobe Überschlagsrechnung!
Die Widerstände R10 (220 Ω ±10%) und R12 (680 Ω ±10%) im Schaltbild oberhalb des Lautstärkereglers sorgen für eine gleichmäßige Stromverteilung.
Abschließend könnte man sich zu diesem Thema noch fragen, warum die vom Massepotential kommende dunkelblaue Heizleitung als erstes zur Demodulator- /NF - Vorverstärkerröhre 1S5 und nicht zu irgendeiner anderen Röhre führt. Die Antwort lautet: Der NF- Vorverstärker ist extrem brummempfindlich. Seine Gittervorspannung wird durch den Gitteranlaufstrom an dem sehr hochohmigen Widerstand R8 = 15 MΩ erzeugt, der auf das linke Heizfadenende führt (fett gezeichnete dunkelblaue Verbindung). Im Interesse niedrigen Brumms legt man die Kathode (Heizfaden) dieser Röhre in die Nähe des Massepotentials.
2.3 Kathodenpotentiale
Die Tatsache, dass die Heizfäden im wesentlichen in Serie geschaltet sind und zwischen dem Referenzpotential Masse/Chassis und der durch die Widerstandskette R16, R18 und R19 auf ca. 8,6 V heruntergeteilten Anodenspannung aufgereit sind, hat noch eine andere Folge: Alle Kathoden liegen auf unterschiedlichen Potentialen zwischen 0 und +8.6V. Bei der Erzeugung der unterschiedlichen Gittervorspannungen muss man also in Betracht ziehen, auf welchem Potential die zugehörige Kathode liegt!
3 Der Aufbau
Im folgenden zeige ich einige Bilder des mechanischen Aufbaus:
3.1 Chassisoberseite
Bei abgenommener Skalenabdeckung erkennt man einen Teil der als Flachspule ausgebildeten Rahmenantenne.
3.2 Der Dreifachdrehkondensator
Eine Besonderheit dieses Gerätes stellt der Aufbau des Drehkondensators mit 3 unterschiedlichen Rotorpaketen dar:
Wie man sofort erkennt, handelt es sich beim Rotor um den üblichen Halbkreis - Plattenschnitt mit exzentrischer Achse. Von links nach rechts: Oszllator - Zwischenkreis - Vorkreis.
Die sich aufdrängende Frage ist: "Warum wurden 3 unterschedliche Rotorpakete verwendet?"
Hier die Antwort:
Das Paket ganz links gehört zum Oszillatorkreis. Da hier ohne Padding - Kondensator gearbeitet wurde, die Oszillatorfrequenz aber um die ZF = 455 KHz höher liegen muss, als die des Zwischenkreises, musste bei gleichem Stator das Oszillator - Rotorpaket kleiner sein als beim Zwischenkreis (mittlere Position)
Die Zwischenkreis - Induktivität wurde ebenso wie die Oszillator - Induktivität als Kreuzwickelspule ausgeführt, die Vorkreisspule jedoch als Flachspule!
Trotz optimaler Nutzung der auf dem Skalenrahmen verfügbaren Wickelfläche erreichte man bei der Flachspule nur eine Induktivität von 180 µH. Zum Erreichen des unteren MW - Bandendes bei 535 KHz benötigte man daher beim Vorkreis ein "volles" Drehkopaket von 500 pF, während hierfür beim Zwischenkreis mit seiner viel höheren Kreisinduktivität von 420 µH eine deutlich kleinere Maximalkapazität des Drehkondensators von ca. 200 pF ausreichte. So erklärt sich der große Unterschied in der Anzahl der Rotorplatten bei Vor- und Zwischenkreis.
Hier eine kurze Passage zu verschiedenen Rotorschnitten aus H. Pitsch: "Lehrbuch der Funkempfangstechnik"
3.3 Verdrahtung
Hier ein Übersichtsbild und 2 Detailbilder der Verdrahtung:
4 Reparaturarbeiten
Die Reparaturarbeiten beschränkten sich auf eine Korrektur im Netzteil. Der hier eingesetzte Selen - Plattengleichrichter zeigte zu hohen Sperrstrom. In solchen Fällen lege ich eine Si - Diode 1N4007 in Reihe zum Gleichrichter (blauer Pfeil), die durch ihre kleinen Abmessungen nicht auffällt und durch ihren minimalen Sperrstrom dafür sorgt, dass die Elektrolytkondensatoren in der Stromversorgung geschont werden und der Brummpegel auf der Anoden- und Heizspannungsversorgung auf ein akzeptables Niveau gesenkt wird.
5 Schlussbemerkung
Diese kleinen tragbaren Röhrenradios aus US - Produktion haben mich wegen ihrer ausgefeilten Technik schon immer fasziniert.
Ich hoffe, dass ich mit diesem Beitrag ein wenig von dieser Faszination an die Leserschaft des RM Forums weitergeben kann.
Damit wünsche ich allen Mitgliedern von www radiomuseum.org eine gesegnete Weihnacht 2022 und alles Gute für das Jahr 2023!
Harald Giese
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.