III. Toene aus der Ferne - mit Transistoren

Bevor wir die ersten Versuche machen, müssen wir zwei neue physikalische Erscheinungen kennenlernen, die uns bis jetzt fremd sind. Es handelt sich um die Wirkungsweise der Schwingkreise und um eine Einrichtung, mit der man die Nachricht, die die zur Übertragung verwendete elektromagnetische Welle enthält, von dieser loesen kann. Mit Hilfe von Send ern, die wir in Abschnitt IV genauer besprechen werden, erzeugt man hochfrequente Schwingungen, die, von Antennen ausgestrahlt, das elektromagnetische Feld durch den Raum eilen lassen. Diesen hochfrequenten Schwingungen drückt man die Nachricht in einer Modulationsstufe, die wir ebenfalls in Abschnitt IV eroertern werden, auf. Die so mit der Nachricht beladene hochfrequente Schwingung, die "Trägerwelle", wird von Empfangsantennen aufgenommen und dem Empfänger zugeleitet. Mehr wollen wir zunaechst über den ziemlich komplizierten Sendevorgang nicht sprechen, sondern uns nur die Grundtatsachen merken.

1. Selektion - auch in der Radiotechnik ein Begriff

Abb. 84. Das ist ein Schwingkreis

Abb. 85. Zum Begriff der Resonanzfrequenz

Schaltet man, wie Abb. 84 zeigt, eine Spule und einen Kondensator zusammen, so erhält man einen Schwingkreis. Der sogenannte Parallel-Schwingkreis, bei dem Spule und Kondensator parallel liegen, kommt am häufigsten vor. Wir wissen, dass der kapazitive Widerstand mit steigender Frequenz fällt, der induktive dagegen mit ihr steigt. Bei sehr tiefen Frequenzen ist also zunaechst der Kondensatorwiderstand sehr gross, der Spulenwiderstand sehr klein. Steigern wir nun die Frequenz, so wird der Kondensatorwiderstand immer kleiner, der Spulenwiderstand immer größer. Bei einer ganz bestimmten Frequenz sind beide Widerstände gleich gross. Ihre für die Parallelschaltung massgebenden Leitwerte heben sich dann gegeneinander auf, da sie verschiedene Vorzeichen haben. Es verbleibt der Leitwert Null, d. h., der Gesamtwiderstand ist unendlich gross. Diesen Zustand nennt man Resonanz, die zugehörige Frequenz heisst Resonanzfrequenz. Zwischen Kapazität, Induktivitiit und Frequenz besteht ein. ganz genau festgelegter Zusammenhang; er lautet

Darin bedeuten L die Induktivität in Henry, C die Kapazität in Farad und f0 die Resonanzfrequenz. Zu jeder Kapazität und Induktivität gehört also eine ganz bestimmte Resonanzfrequenz.

Auf dieser Erscheinung beruht nun die in der ganzen Radiotechnik äusserst wichtige Moeglichkeit der "Abstimmung". Wenn wir naemlich den Kondensator veränderlich machen, so können wir auch die Resonanzfrequenz des Kreises ändern. Verbinden wir den Schwingkreis nun mit einer Antenne, die die Spannung der verschiedensten Sender führt, so können wir eine ganz bestimmte Frequenz mit dem Kreis betonen oder "herausholen". Wir brauchen naemlich den Kondensator nur so einzustellen, daß die Resonanzfrequenz des Kreises mit der Frequenz des gewuenschten Senders übereinstimmt. Dann tritt am Schwingkreis von diesem Sender eine besonders große Spannung auf, denn wir wissen aus Abschnitt B, daß zu sehr hohen Widerständen auch große Spannungen gehören. Spannungen mit anderen Frequenzen kommen daher gar nicht oder nur sehr geringfuegig zum Ausdruck, weil für diese Frequenzen der Schwingkreiswiderstand sehr klein ist. Man spricht auch von "Selektion" (Trennung, Auswahl).

Wir können jetzt eine bestimmte Frequenz auswählen und dementsprechend bevorzugt wiedergeben. Darauf beruht der Abstimmvorgang in jedem Rundfunkempfänger, und bei "Abstimmung" stellt sich stets ein Lautstärkemaximum desjenigen Senders ein, dessen Frequenz mit der gerade eingestellten Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt. In Abb. 85 ist das angedeutet. Drehen wir den Knopf des Drehkondensators, so wird, wie oberhalb der Skala gezelchnet, die Lautstärke immer mehr wachsen, um bei einem bestimmten Punkt am groessten zu werden. Dreht man weiter, so wird die Lautstärke wieder kleiner. Dieses An- und Abschwellen der Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz kann man in einer Kurve, der Resonanzkurve, darstellen, wie das in Abb. 85 angedeutet ist.

Wir müssen uns nun dahingehend berichtigen, daß es den Leitwert Null bei einem Parallel-Resonanzkreis in Wirklichkeit nlcht gibt. Das wuerde naemlich voraussetzen, daß tatsächlich eine reine Kapazität und eine ideale Induktivität vorhanden sind. Solche Schaltorgane kann man aber nicht verwirklichen; sowohl Kondensatoren als auch Spulen enthalten naemlich auch Wirkwiderstände, die sich bei Resonanz stets bemerkbar machen. Bei Parallelkreisen kommt das dadurch zum Ausdruck, daß auch bei Abstimmung ein Restwiderstand uebrig bleibt, der durch diese unerwuenschten ohms chen Widerstände verursacht wird. Ein abgestimmter Kreis hat daher einen zwar sehr hohen, aber keineswegs unendlich hohen Widerstand. Das wirkt sich auch auf den Veri auf der Resonanzkurve aus; je kleiner naemlich die ohmschen Widerstande sind, um so höher und spitzer wird die Resonanzkurve. Man sagt, der Kreis hat eine kleine "Dämpfung" (d). Sind dagegen die Verlustwiderstände hoch, so wird die Resonanzkurve niedrig und flach; die "Dämpfung" ist dann gross. In Radioempfängern verlangt man meistens Kreise mit sehr klelnen Dämpfungen, um scharf abstimmen zu können. Das erreicht man durch Verwendung geelgneter Baustoffe für die Spulen und Kondensatoren, aber auch durch einerichtige Schaltung; beisplelsweise ist in vielen späteren Schaltungen die Spule so "angezapft", daß andere Schaltorgane nicht voll am Schwlngkreis liegen. Dadurch vermeidet man deren Auswirkung auf den Schwingkreis, was dessen Dämpfung vergrößern wuerde.

Wir müssen noch die oft vorkommenden Begriffe Guete und Bandbreite kurz eroertern. Die Guete Q ist der Reziprokwert der Dämpfung d; je kleiner die Dämpfung ist, um so größer ist die "Kreisguete" Q = (1/d). Sie ist also ein Mass für die "Schärfe" der Abstimmung. Unter Bandbreite (b) versteht man denjenigen Frequenzbereich einer Resonanzkurve. innerhalb dessen die Spannung auf einen bestimmten Bruchteil der Hoechstspannung abgefallen ist. Bei flachen Kurven (große Dämpfung) wird dieser Bereich gross sein, bei spitzen Kurven (kleine Dämpfung) klein. Stark gedaempfte Kreise haben also eine große, schwach gedaempfte Kreise eine kleine Bandbreite.

Schwingkreise kann man in verschiedener Form miteinander kombinieren. Verwendet man beispielsweise zwei Schwingkreise so, daß sich die Spulenfelder teilweise beieinflussen können, so erhält man ein sogenanntes Bandfilter. Dann wird die Resonanzkurve zwar flach, fällt aber sehr steil ab. Bandfilter dieser Art kommen in Radioempfängern sehr häufig vor, weil sie die "Trennschärfe", worunter man die Fähigkeit der Sendertrennung versteht, stark zu erhöhen vermögen.