philips: Modulationsbrumm bei Kurzwelle

Bei diesem Gerätetyp habe ich ein seltsames Phänomen. LW, MW und UKW werden einwandfrei moduliert. Bei KW hingegen ist die Modulation stark verbrummt. Wenn die Abstimmung des Radios ganz exakt auf die Trägerfrequenz eingestellt wird, bringt man den Brumm (fast) weg.

Aufgefallen ist mir dies erstmals mit einem Meersburg 125, bei dem in Automatikstellung der Motor in wildes, schnelles Wobbeln (sehr schnelle Achsdrehungen, abwechselnd im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn) geriet, so dass einem angst und bange um das Überleben des Motors wurde.

Ich dachte, dass es sich um eine Eigentümlichkeit der Saba-Automatik handelte, und, da der Meersburg mit Dachantenne einwandfrei funktionierte, kümmerte ich mich nicht weiter darum.

Etwas später stellte ich den Modulationsbrumm bei einem anderen Röhrenradio fest. Ich vermutete einen Fehler im Generator und nahm mir vor, das bei Gelegenheit mal zu untersuchen.   Zufällig habe ich jetzt ein zweites PM5321 in Revision und stelle mit Erstaunen fest, dass dieses Gerät den exakt gleichen Effekt an einem angeschlossenen Röhrenradio produziert. 

Die Röhren sind i.O., Heiz- und Anodenspannungen auch, Anodenspannung ist nicht verbrummt.

Was kann die Ursache sein/ wie wird man das los? 

Nicolin Salis

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Ein interessantes Phänomen. Die gute Beschreibung des Effektes brachte mich auf die Idee, dass hier wohl eine (hier ungewollte) Frequenzmodulation des HF-Generators vorliegen könnte.

Beim exakten Abstimmen auf Trägermitte ist der Brumm minimiert zu hören, wenn auf die Flanken des Durchlasses verstimmt wird, ist das Brummen hingegen deutlich. Das Verhalten ist doch identisch mit der Bedienung eines UKW/FM Empfängers, der keinen echten FM-Detektor (Ratio, Diskriminator) hat. Hier findet Flankendemodulation statt. Den Sender hört man links und rechts der Abstimmmitte gut, in die Mitte abgestimmt klingt es leise und verzerrter.

Der beschriebene Effekt auf die Motorabstimmung des Saba Meersburg 125 bestärkt diese Annahme, denn der Abstimmregelkreis der Automatik versucht, der schnellen Änderung der Trägerfrequenz zu folgen.

Neben der Hauptabstimmung des HF-Generators mit dem Drehko C1 sind die 3 Ge-Dioden GR1, GR3 und GR4 (AA119) frequenzbestimmende Bauteile. Sie werden in den ZF-Bereichen zum 50 Hz Wobbeln benutzt, im UKW-HF-Bereich als Frequenzmodulator für den internen 1000 Hz Generator. In den 3 KW-Bereichen sollten sie gemäss Schema allerdings keine Funktion haben.

Ob es sich um eine ungewollte FM (Stör-FM) des KW-Bereiches handelt, kann mit einem Hubmesser oder einem Modulation Analyzer (sofern vorhanden) festgestellt werden.

Das lässt sich aber auch mit einem guten UKW-FM-Empfänger nachweisen, der möglichst keinen Eigenbrumm hinzufügt, z.B. einem HiFi-Tuner:
Der Generator wird im KW-Bereich (nicht den Wobbel-ZF-Bereich!) auf 10,7 MHz unmoduliert eingestellt. Das Signal wird dem Eingang des FM-ZF-Verstärkers zugeführt. Falls die ungewollte FM vorliegt, müsste bei exakter Mittenabstimmung des Generators auf die Ratiomitte des Empfängers der Brumm am klarsten hörbar sein.

Es wäre dann zu klären, ob die ungewollte FM tatsächlich durch die Modulationsdioden (siehe oben) verursacht wird. Probeweise kann die Röhre B1 (ECF80) gezogen werden. Sie hat die Funktionen Modulationsgenerator und Ansteuerung der "Kapazitäts"-Dioden GR1, GR3 und GR4. Ist der Brumm dann noch vorhanden? Tritt der Effekt bei allen 3 KW-Bereichen auf?

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Danke für die Analyse und die Überlegungen. Aber, um es vorwegzunehmen: Der PM5321 scheint sich als unschuldig zu erweisen.

Wie empfohlen, speiste ich ein (extern moduliertes) AM-Signal mit 10.7 MHz in den Eingang der ZF-Stufe eines UKW-Empfängers (Revox A76 mit von aussen zugänglichen ZF-Ein-/Ausgängen). Der Empfänger hat eine Ratiomitten-Anzeige, was für diesen Test praktisch war. Er zeigte keinerlei FM-Demodulation sondern blieb totenstill am NF-Ausgang.

Dann testete ich, ob alle drei KW-Bänder (1.5…4.8 MHz,  4.8…15 MHz, 15…50 MHz)  des Senders betroffen sind. Mit dem Röhrenradio (Resonar 9549) konnte ich nur den Bereich von 5.85 MHz (49m-Band) bis 18.2 MHz (16m-Band) testen.  Es zeigte sich, dass das Brummproblem zwischen 18.2 Mhz und 11.0 MHz nicht vorhanden ist. Zwischen 11 MHz und 5.85 MHz brummt das Radio. Der Brumm ist bei 11 MHz noch schwach,  wird mit fallender Frquenz aber immer lauter und ist bei 5.85 MHz am stärksten.

Das testweise Entfernen der ECF80  änderte nichts am Brummverhalten.

Um die anderen KW-Bänder auch testen zu können, verband ich den Generator mit dem Antennen-Eingang meines JRC NRD-525. Dieser hat u.a. der Vorteil, dass er in sämtlichen Frequenzbändern nicht nur AM sondern auch FM demodulieren kann. Zu meiner Überraschung zeigte sich das Brummproblem beim NRD-525 bei keiner Frequenz: Die AM-Modulation war stets einwandfrei . Beim Umschalten auf FM blieb der Empfänger, wie erwartet nach dem Test mit dem A76, ruhig.

Warum das AM-Signal mit dem NRD-525 völlilg unverbrummt ist, mit den Röhrenradios jedoch nicht, obwohl in beiden Fällen abgeschirmte Leitungen bis an die Antennenbuchsen verwendet wurden, war mir anfangs nicht erklärlich. Dass der NRD-525 insgesamt besser geschirmt ist, als ein offenes Röhrenchassis, war aber anzunehmen. Um Direkteinstrahlung auszuschliessen, schaltet ich probeweise sämtliche Elektroverbraucher inkl. LED-Beleuchung auf der Etage ab, aber es änderte sich gar nichts.

Nun fiel mir nichts mehr anderes ein, als das Netzteil des Röhrenradios temporär durch ein externes zu ersetzen. Für solche Zwecke habe ich ein Netzteil mit stabiliserter (ZZ1000,  EF80, PL81) und sehr sauberer Anodenspannung . Ich ersetzte nur die Anodenspannung durch die externe. Und siehe da: Völlig brummfrei demoduliertes AM-Signal.

Rückblickend habe ich den Verdacht, dass meine Methode, müde Selengleichrichter (B250C100 und dergl.) durch 4x 1N4007 mit 4x 4.7nF über den Diodenstrecken sowie einen Widerstand (hier: 250 Ohm) vor dem Gleichrichter zu ersetzen, für das Malaise verantwortlich ist. Ich werde testhalber einen ungebrauchten Selengleichrichter aus altem Lagerbestand einsetzen. Sollte es sich weisen, dass mit dem alten Selengleichrichter kein Modulationsbrumm mehr auftritt, müsste man über andere Methoden der Gleichrichter-Sanierung als mit 1N4007 diskutieren.

Der Saba Meersburg 125, mit dem ich das Brummproblem zuerst festgestellt hatte, hatte übrigens auch einen Selengleichrichter-Ersatz ähnlich wie oben bekommen, jedoch ohne Kondensatoren über den Diodenstrecken.

Vielleicht sind die 4.7nF ohnehin ein unnützer Wert für KW?

Beim genauen Hinhören mit der Dachantenne stelle ich den Modulationsbrumm ebenfalls fest, aber sehr viel leiser als mit dem Testgenerator. Wenn man nichts davon weiss, bemerkt man es nicht.

Falls wir weiterdiskutieren, müssten wir die Diskussion vielleicht vom PM5321 in ein anderes Forum verschieben, da es nach jetziger Erkenntnis eher nicht mit dem PM5321 zu tun hat.

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Danke für die weitere Untersuchung und Auflösung des Effekts. Dass hier die Netzteile der betreffenden Radios verändert wurden (Umbau von Selen-Gleichrichter auf Silizium-Dioden), schafft eine neue Ausgangslage. Der PM5321 ist nun "aussen vor".

Das Auftreten von HF-Brummmodulation gab es schon in der Ära der Röhren-Gleichrichter, da diese gegenüber Selengleichrichtern einen wesentlich geringeren Durchlasswiderstand haben. Üblich waren Kondensatoren von bis zu 0,1 µF, die von den Anoden der Röhre zum Mittelpunkt der Anodenspannungswicklung oder direkt an Masse gelegt wurden.

4,7 nF über den Si-Diodenstrecken ist wohl ein zu geringer Wert, hier lässt sich durch Probieren mit höheren Kapazitäten bis 100 nF (mind. 630 VAC spannungsfest) möglicherweise eine Verbesserung erreichen.

Eine weitere Ursache für Brummmodulation ist das Eindringen von der modulierten HF über das Netzkabel in den Empfänger. Zum Weiterlesen sei dieser ausgezeichnete Beitrag empfohlen:

• Abgestimmtes Brummen (Brumm-Modulation)

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Danke für die Antwort und den Link "Abgestimmtes Brummen (Brumm-Modulation)", welchletzteren ich noch studieren muss.

Zur Information: Ich habe probeweise die Kombination 4x 1N4007 + 4x 4.7nF (letztere über den Diodenstrecken) durch einen ungebrauchten B250C125 Selen-Flachgleichrichter ersetzt. D.h., das Gerät entspricht bezüglich Gleichrichter jetzt wieder dem Original-Zustand (mit der kleinen Ausnahme, dass im Original ein ...C100 drin war). 

Beobachtungen (Messungen bei Trägerfrequenz 6000 kHz):
 

1. Der Modulationsbrumm ist auch mit dem Selen-Flachgleichrichter vorhanden. Er ist etwas weniger laut als bei der Lösung mit den Si-Dioden, aber immer noch so stark störend, dass es keinesfalls akzeptabel ist.
    
2. Die Ripple-Spannung am ersten Elko ist mit der Selen-Lösung 4.1 VAC, mit der Si-Lösung 3.5 VAC.
    
3. Die Zahlen bei 2. gelten, wenn das Radio perfekt auf Trägermitte abgestimmt ist.​ Weicht man etwas aus der Trägermitte ab, wo bekanntlich der Modulationsbrumm sofort zunimmt, ändert die Ripple-Spannung am ersten Ellko:
   ​
   1. bei der Selen-Lösung auf 4.4 VAC (d.h., Zunahme um 7 %).
   2. bei der Si-Lösung auf 3.6 VAC (d.h., Zunahme um 2 %).
      ​
4. Dass es zwischen der Ripple-Spannung am ersten Elko und der mehr oder weniger guten Abstimmung auf Trägermitte einen Zusammenhang gibt, wusste ich nicht. 
    
5. Meine Hoffnung, dass sich durch Verzicht auf Si-Dioden und Einsetzen einer Selengleichrichter-Lösung ein modulationsbrummfreie KW-Demodulation zwischen 11 MHz und 5.8 MHz einstellen würde, hat sich nicht erfüllt, jedenfalls nicht bei Verwendung mit dem Testgenerator (mit KW-Aussenantenne ist der Brumm höchstens für einen instruierten Nutzer erkennbar). 
    
6. Es verfestigt sich bei mir der Gedanke, dass das Problem die ungewollte Übertragung des KW-Signals über die Netzverdrahtung der beiden Geräte "Radio" und "Generator" ist. (Dass ein minimaler Modulationsbrumm auch bei Verwendung der Aussenantenne hörbar ist, könnte damit zusammenhängen, dass es sich um eine Aktivantenne handelt, die über ein Schaltnetzteil 230VAC/12VDC via Koaxzuführung ferngespeist wird. Das Netzteil wird vom gleichen Stromnetz gespeist, wie Radio und Generator.)
    
7. Ich hatte erhofft, dass mein Trenntransformator (Grundig RT5A) eine gewisse Sperre für KW darstellen würde, aber es spielt keine Rolle, ob beide Geräte direkt am Netz angeschlossen sind oder ob eines davon via Trenntransformator betrieben wird. 
    
8. Der Generator (Philips PM 5321) hat hinter der Netzbuchse je eine seriegeschaltete Drossel, von wo aus je ein X2-Kondensator 4.7 nF auf Schutzerde/ Gehäuse/ 0V geht.
    
9. Das Radio (Resonar 9549) hat einen üblichen Netztransformator und keinerlei HF-Schutzbeschaltungen, weder primärseitig noch sekundärseitig. Aus dem Netztransformator ist ein isolierter Draht herausgeführt, der auf Masse gelegt ist. Im Schema ist dieser Draht nicht eingezeichnet. Was genau dieser Draht erdet, weiss ich nicht. Eine Faraday-Abschirmung wird es wohl nicht sein.​
   
   Nachtrag: Speist man den Generator via ein 35 m langes Netzkabel aus einem weiter entfernten Zimmer des Hauses, wird der Modulationsbrumm gewaltig reduziert. Das bestätigt den Verdacht, dass die Verkopplung v.a. die Netzkabel von Generator und Empfänger geschieht.

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