Radio afregelen

Beknopte Radio Ontvangsttechniek, afstemmen/regelen/trimmen

1.   Antennekring
2.   Rechtuit- of cascade ontvanger
3.   Superheterodyne ontvanger
4.   Afstemming Superheterodyne
5.   Afregelen/trimmen Superheterodyne algemeen
6.   Afregelen MF gedeelte
7.   Afregelen oscillatorgedeelte
8.   Afregelen ingangscircuit
9.   Afregelen/trimmen Van der Heem transistor portable Erres RA620P
10. Definitie padder
11.  Kopij
12.  Formules

1. Antennekring (fig 1).
De antennekring laat bij een bepaalde stand van de afstemcondensator één frequentie door. (vroeger varieerde men de spoel, men had verschillende spoelen voorhanden voor verschillende frequenties c.q. zenders).
De eigenschappen van een dergelijke afgestemde (antenne) kring wordt omschreven en bepaald door een aantal wiskundige begrippen. Bij oude(re) toestellen wordt d.m.v. een mechaniek met koord en wijzer de afstemming zichtbaar op de stationsschaal, hierbij wordt dus de capaciteit van de afstemcondensator herleid naar frequente in Hertz en/of golflente in meters.

fig 1

Rechtuit- of cascadeontvanger
De rechtuit of cascadeontvanger bestaat uit een aantal HF versterkertrappen, detectoren en LF gedeelte worden achter elkaar geschakeld. Met de bij de ontvangers meestal toegepaste afstemcondensatoren is een variatie van circa 50 pF tot 45O pF mogelijk. In frequentie omgerekend dus een mogelijke verandering met een factor √9 = 3. De middenband van 500 kHz tot 1500 kHz kan daardoor in één keer worden bestreken. Voor andere frequentie (LG – KG) bereiken moet van spoel worden omgeschakeld of – wat ook mogelijk is – een deel van de spoel worden kortgesloten. We gebruiken dan één spoel voor verschillende bereiken. Behalve bij de afstemcondensator vinden we over elke spoel een trimcondensator geschakeld, dit zijn condensatoren welke niet van het frontpaneel kunnen worden bediend doch bij de afregeling worden ingesteld en vast gelakt. De waarde is klein meestal 3 tot 10 pF, maar soms ook meer. Ze dienen om de “gelijkloop” van de verschillende afstemkringen te verzekeren.
Het is niet alleen zeer moeilijk om de afstemcondensatoren, maar vooral de spoelen geheel gelijk te maken, maar bovendien veroorzaakt de onderlinge bedrading een verschil in capaciteit en zelfinductie tussen de kringen. 0m aan een voldoende hoge selectiviteit te komen en om een grote gevoeligheid te bereiken kunnen we meerdere HF trappen achter elkaar schakelen. Over het algemeen echter is het aantal kringen in rechtuitontvangers tot vier beperkt. Een fabrikant heeft voor elk type ontvanger vaak een specifiek afregelvoorschrift gemaakt en beschikbaar gesteld.

De rechtuitontvanger wordt nagenoeg niet meer toegepast. (verzamelaars hebben vaak veel oude rechtuitontvangers op de plank staan). Er zijn hiervoor verschillende redenen aan te wijzen. 0m een grote selectiviteit te verkrijgen moeten we veel HF trappen achter elkaar schakelen, ook voor het verkrijgen van een grote gevoeligheid is dit nodig. Dit brengt allerlei bezwaren met zich mee. Niet alleen dat het zeer moeilijk is om een voldoende stabiliteit te bereiken maar ook de gelijkloop van al de afgestemde kringen is een probleem. Verder is het onmogelijk om het gedrag van een rechtuit ontvanger voor wat betreft selectiviteit en bandbreedte over de gehele frequentieband precies hetzelfde te houden. Voor een bepaald frequentiegebied, bij voorbeeld van 500 – 1500 kHz, gebruiken we één spoel en veranderen de grootte van de afstemcondensator. 0p 500 kHz is deze capaciteit maximaal, op 1500 kHz minimaal. Dit betekent dat de L/C verhouding van de afstemkringen doorlopend zal veranderen. De waarde van de kringimpedantie L/CR verandert ook en het gedrag van de kring en dus de hele ontvanger verandert mee.

Ten slotte kunnen we ons uiterste best doen om geschikte bandfilters te ontwerpen maar ook hiervan veranderen de eigenschappen wanneer de afstemcondensator wordt verdraaid. Het gehele probleem zou vrij wat eenvoudiger worden wanneer we onze kringen en versterkertrappen slechts voor één vaste frequentie konden ontwerpen. 0m dit te bereiken is het nodig het binnenkomend signaal in frequentie om te zetten tot die frequentie waarop we het grootste deel van de ontvanger hebben afgestemd. In de Superheterodyne ontvanger is dit op de volgende manier opgelost.

 Superheterodyne ontvanger
Het wezenlijke verschil met de rechtuitontvanger is dat het binnenkomende HF signaal wordt gemengd met een in de ontvanger zelf opgewekt signaal. Na deze menging ontstaan o.a. een som- en een verschilfrequentie. Voeren we het resultaat van de menging nu toe aan een kring welke op de verschilfrequentie is afgestemd dan zal deze worden geselecteerd en verder worden doorgegeven.

Voor een binnenkomend signaal van een andere frequentie wordt in de mengtrap een oscillatorsignaal van een andere frequentie bijgevoegd waarbij we zorgdragen dat de verschilfrequentie weer precies gelijk is aan die uit het vorige voorbeeld. Een getallen voor-beeld maakt dit nog wat duidelijker. Wanneer we het HF deel van de ontvanger afstemmen op een signaal van 1013 kHz en we mengen dit met een oscillatorsignaal van 1483 kHz dan ontstaat o.a. een frequentie van 1483 min 1013 = 470 kHz. Stemmen we nu af op een zender welke op 742 kHz werkt en mengen we met een frequentie van 1212 KHz dan ontstaat als resultaat opnieuw 1212 min 742 = 470 kHz. Dit 470 kHz signaal wat we het midden frequentie (MF) signaal noemen kunnen we dan verder versterken. We hebben nu het voordeel dat het gehele MF gedeelte op één frequentie is afgestemd!

Afstemming Superheterodyne
Bij een rechtuitontvanger is de éénknopsafstemming niet zo moeilijk. De gelijkloop van de verschillende kringen kan verkregen worden door het gebruik van trimcondensatoren. In het geval van de Super wordt het probleem wat ingewikkelder omdat we daar moeten zorgen dat de oscillatorfrequentie voor alle waarden van de afstemcondensator, een bepaald vast bedrag van de ingangsfrequentie verschilt. We kunnen dit waarschijnlijk best met een cijfervoorbeeld toelichten:

De MF omroepband strekt zich uit van ongeveer 529 kHz tot 1565 kHz; de hoogste frequentie is ongeveer 3 x de laagste zodat de condensator een factor 9 moet kunnen variëren. We hebben echter niet al]een met de afstemcondensator te maken waarvan de capaciteit van bij voorbeeld 15 pF tot 500 pF kan variëren, maar ook met de bedradingscapaciteiten etc. Noemen we deze laatsten Cp dan kunnen we zeggen dat de Cp niet meer dan 46 pF bedraagt (formule hier niet gegeven). Zo ook kunnen we de Osc-spoel berekenen etc. <> Het schema van het voorgaande vinden we hieronder fig 2.

fig 2

Bij het omschakelen naar een andere frequentie worden dus de spoelen en trimmers, maar ook de paddingcondensator omgeschakeld. Oppervlakkig bezien is hiermee het probleem van de gelijkloop opgelost.
Dit is echter niet geheel waar, want wanneer we de afstemcon-densator over het gehele frequentiegebied draaien, blijkt de osciilatorfrequentie niet overal precies eenzelfde aantal kHz boven de afstemfrequentie te liggen.  Wanneer we een frequentielineaire afstemcondensator zouden hebben d.w.z. een waarvan de frequentie evenredig met de draaiingshoek verandert, dan geldt fig. 2. lijn a. Lijn b geeft aan hoe de oscillatorfrequentie zou moeten verlopen. De beste oscillator kromme echter welke we kunnen bereiken is diè aangegeven met c. We noemen deze lijn ook wel de paddingkromme. Het is vrij ingewikkeld om te bewijzen dat we maar op drie punten (A, B en C) gelijkloop hebben. We moeten bedenken dat we alle variabelen hebben in de oscillatorkring namelijk de spoel, de trimmer en de padder. Het is mogelijk om drie vergelijkingen op te schrijven elk betreffende één frequentie en de onbekenden (spoeltrimmer-padder) . De oplossing van deze vergelijkingen geeft de waarden van de componenten voor drie frequenties. De gelijklooppunten liggen in het midden van de band en dichtbij, maar niet geheel aan de einden.

Op de punten D, E, F en G treedt de max. fout op, voor de middenband bedraagt deze ca 5 kHz. Voor het HF gebied wordt de waarde van de padder nogal groot ca. 0,01 uF en daarom wordt deze vaak weggelaten. Nu zijn er maar twee punten van gelijkloop dus.

Ten slotte nog dit: De super wordt altijd zo afgestemd dat altijd de oscillatorfrequentie goed is, d.w.z. in ons voorbeeld 470 kHz verschilt van het binnenkomend signaal. De HF kringen zijn dan niet helemaal juist afgestemd (tenzij we juist op punt A, B of C zitten). Dit is niet zo erg want de selectiviteit van de HF kringen is nooit zo groot als die van het MF gedeelte. Wanneer we een signaal op 800 kHz willen ontvangen (ongeveer punt E in fig. 2) stemmen we de oscillator af op 8O0 + 47O = 1270 kHz. Stel dat de fout 5 kHz is dan betekent dat, dat de HF kringen op 795 kHz zullen staan, nou en?

 Afregelen/trimmen superheterodyne algemeen
Ik ga nu iets vertellen over de afregeling. Het afregelen van een ontvanger is een aangele- genheid die veel praktisch inzicht en vooral veel ervaring vereist. Wat ik hier dus hoogstens kan doen is een richtlijn geven en enkele moeilijkheden noemen. Bii voorkeur gebruiken we voor de afregeling een signaal wat we zelf opwekken in een meetzender. Zelf gebruik ik de Philips GM 2893. Het frequentiegebied hiervan moet alle ontvangfrequenties van de ontvanger bestrijken, terwijl de uitgangsspanning regelbaar moet zijn tussen b.v. 1 uV en 200 mV. De amplitude van de uitgangsspanning moet diirect afleesbaar zijn om te weten hoe groot de aan de ontvanger toegevoerde signaalspanning is. De meetzender is doorgaans intern te moduleren met meestal 400 Hz en tot een diepte van 30 %.

Behalve de meetzender zijn er ook nog enkele indicatie instrumenten nodig om af te kunnen lezen hoe groot de uitgangsspanning is en of het signaal mooi sinusvormig is. Afregelen wordt wel eens op het gehoor gedaan maar dat is de meest onnauwkeurige manier, toch heb ik in het verleden – met goed gevolg – op deze wijze e.e.a. afgeregeld, ervaring? wie het weet mag het zeggen.
De indicatoren kunnen zijn: een speciale outputmeter welke op de luidspreker klemmen wordt aangesloten en ook een gevoelige buisvoltmeter welke direct aan de diodedetector wordt aangesloten. In het laatste geval moet danig rekening worden gehouden met de ingangsimpedantíe van de buisvoltmeter, want indien deze laag is kan de detectiewerking belangrijk veranderen. Ook is een scoop handig om het signaal visueel te bekijken, o.a. op eventuele vervorming. Indien er geen speaker wordt aangesloten is het aanbrengen van een weerstand van b.v. 5Ω noodzakelijk!

 Afregelen MF gedeelte
We beginnen aan het einde en dat betekent de afregeling van de laatste MF trafo T2, Zie schema fig 3. 0m deze niet te belasten en dus een foutieve afregeling te veroorzaken sluiten we de meetzender aan op het rooster van  B2 en stemmen hem af op 470 kHz.  De uitgangsspanning van de meetzender moet zo worden gekozen dat het uitgangsvermogen ongeveer 50 mW is. We weten dan n.l. dat we de buis niet oversturen, iets waar drommels goed op gelet moet worden willen we geen fouten maken!

Wanneer we de opgave van de gevoeligheid van de ontvanger bekijken, dan zien we, dat deze ongeveer 5 mV eff. aan de MF buis bedraagt. We weten hieruit dus al hoe groot we de uitgangsspanning van de meetzender moeten kiezen. Wanneer de spanning niet groter wordt gemaakt zal de ASR (Automatische Sterkte Regeling) nog niet werken, immers de drempelspanning welke over R20 ontstaat is groter dan de 0,5 V signaalspanning welke na versterking door E2 aan de detector ontstaat.

Fig 3

Maken we de signaalspanning zo groot, dat de ASE werkt dan kunnen we wel afregelen, maar wanneer we de gevoeligheid e.d. willen bepalen moet wel degelijk met de ASR wer-king rekening worden gehouden en kan deze vaak beter worden kortgesloten. De secundaire van T2 wordt het eerst afgeregeld op max, voltmeter uitslag, daarna de primaire nogmaals naregelen en klaar is Kees. Afhankelijk van de door de detector uitgeoefende demping, zal de afstemmíng van de secundaire van T2 meer of minder scherp zijn, wat van ontvanger tot ontvanger kan verschillen. 0m T1 af te regelen wordt de meetzender aangesloten op het 1e rooter van de mengbuis en de amplitude zoveel nodig verminderd. ofschoon hier onder normale ontvangst- condities het antennesignaal binnenkomt, zal het door de meetzender geleverde 470 kHz MF signaal evengoed doorkomen en we kunnen T1 afregelen zonder dat hij door de meetzender wordt belast. Eerst weer de secundaire en daarna de primaire. We zullen vaak zien dat de primaire gedempt is door de mengbuis en geen bijzonder scherp maximum geeft. Afhankelijk van de koppelfactor zullen we soms een duidelijke dubbele top in de afstemkromme (scoop) van de MF trafo ontdekken. We moeten dan juist tussen de twee toppen in zitten.

Afregelen oscillatorgedeelte
Nadat het MF gedeelte is afgeregeld en de gevoeligheid gecontroleerd is de oscillator aan de beurt. We zullen de afregeling bespreken voor band II welke van 1500 t/m 549 kHz. loopt, maar de redenering geldt natuurlijk eveneens voor de andere frequentiegebieden. Zoals reeds eerder uitgelegd zijn er drie punten van gelijkloop n.l. aan de einden en in het midden van de band. De padder C28 heeft de meeste invloed aan het lage eind van de band ca 549 kHz en de trimmer C1O aan het hoge einde ca 15OO kHz. Nu is hier in het afgebeelde schema de padder niet regelbaar. Wanneer we de meetzender afstemmen op b.v. 600 kHz (5OOm) dan moet, bij draaien van de afstemcondensator C3 tot max. uitgangssignaal, de wijzer op de afstemschaaf ook 600 kHz aanwijzen. Indien dit niet zo mocht zijn valt er niet veel anders te doen dan de wijzer mechanisch wat te verschuiven. Met de meetzender op 1500 kHz (2OO m) moet op de ontvangschaal ook 1500 kHz worden gevonden, zo niet, dan moeten we trimmer C1O wat bijregelen. Even het andere schaaleinde controleren op 600 kHz en zo nodig beide verrichtingen herhalen, Ter controle kan met de meetzender nog 1O24 kHz worden ingesteld en ook in het midden van het frequentiegebied, afstemming en schaal worden gecontroleerd.

Afregelen ingangscircuit
Hierna volgt de afregeling van het ingangscircuit. De meetzender wordt, via de kunstan-tenne, aangesloten aan de antenne ingang en m.b.v. trimmer C5 afgeregeld op max. uitgangsspanning zowel voor 600 kHz en 1024 kHz als voor 1500 kHz moet dezelfde stand van de trimmer C5 max. uitgangsspanning geven, indien dit ideaal niet geheel wordt bereikt zullen we een compromis moeten zoeken, Gewoonlijk wordt de ingang dan optimaal afgeregeld voor het midden van de band. in ons voorbeeld dus voor 1024 kHz.

Bedenk ook dat telkens de uitgangsspanning van de meetzender moet worden ingesteld op het juiste niveau. Wanneer van de ontvanger welke afgeregeld wordt, de technische gegevens bekend zijn, kan de gevoeligheid ook aan de antenne-ingang worden gecontroleerd terwijl tevens de selectiviteit kan worden bekeken, door de meetzender een bepaald aantal kHz te verstemmen en de uitgangsspanning daarbij op te nemen.

– o –

Afregelen/trimmen Van der Heem transistor portable Erres RA620P

Middenfrequent afregelen
– Afstemcondensator indraaien
– Middengolf stand
– Volumepotmeter instelling is afhankelijk van de LF outputmeterinstelling
– Meetzender op 453 kHz. stand 2, 30% gemoduleerd met 400 Hz.
– Meetkop aansluiten op de basis van Tr.1
– Scoop en speaker aansluiten voor het zicht- en hoorbaar maken van het signaal
– Afregelen m.b.v. trimsleutel: S14, S11 en S8 op maximaal vermogen.

Hoogfrequent afregelen
– Volumepotmeter instelling is afhankelijk van de LF outputmeterinstelling
– Meetzender 30% gemoduleerd met 400 Hz.
– Meetzender signaal toevoeren via 33 pF condensator op basis Tr.1.

Afregelschema uit de betreffende Service manual

Definitie padder
Een radio-instelcircuitelement (als een condensor) gebruikt om de afstemming van een circuit aan te passen (zoals op de lokale oscillator van een Superheterodyne ontvanger).

Kopij
Gedeeltelijk overgenomen uit de opleidingsmodules voor Radiomonteur NRG uit 1962.

Formules
Formules zijn weggelaten.