Riegger - F3 - Demodulator

[Ultraschall]

Hallo in die Runde,
Bin derzeit dabei, mir einen Riegger F3 Demodulator für meinen Meßempfänger aufzubauen. Er ist ähnlich des Ratiodetektors, aber eben um längen besser. Hat hier schon mal jemand einen aufgebaut ? Währe mal interessant, von anderen Eigenbauten zu hören. Er wurde meist in militärischen Funkgeräten verbaut. Den Bandfilter mit Schlitzkopplung habe ich schon mal fertig gestellt. Bin derzeit noch am überlegen, wie ich den Eingangsverstärker am besten gestalte. Will von 5 mVss auf mindstens 1 V kommen. Niederohmig natürlich. Für den Ausgang habe ich schon einiges an guten Vorlagen hier liegen. Eine Schaltung mit Nulldurchgangsanzeige baue ich zusätzlich an. Wenn schon Aufwand, dann richtig. Die 3. ZF liegt bei 1,67 MHz.
Danke schon mal für den Erfahrungsaustausch, wenn der überhaupt hier zustande kommt.
Na dann, Grüße aus Berlin
Ultraschall

[rettigsmerb]

Moin "Ultraschall",

der Riegger-Kreis soll besser als der Ratio-Detektor sein??? Das wäre mir neu. Denn wegen seiner gravierenden Unzulänglichkeiten wurde er ja gerade vom R-D abgelöst! In unserem Nachbarforum hatten wir erst vor wenigen Tagen ein ähnliches Thema. Dazu hatte ich dort folgendes Buchzitat gepostet:

(Quellennachweis: RPB Bd. 24/25a 7.Auflage, 1971, F. Jacobs, Lehrgang Radiotechnik Bd II, Seiten 321 u. 322/Bild 33.4)
Zitat: In Bild 33.4 sehen wir (...) den sogenannten Rieggerkreis, auch Phasendiskriminator (= -absonderer, -abtrenner) genannt. Hier werden beide Kreise auf Zwischenfrequenz abgestimmt, und wenn genau die Resonanzfrequenz ankommt, ist die Phase im Sekundär- gegen den Primärkreis um genau 90° verschoben. Bei Abweichungen von der Grundfrequenz, die ja das Charakteristikum (=hervorstechende Eigenschaft) der Frequenzmodulation sind, ändert sich der Grad dieser Phasendifferenz nach oben und unten entsprechend den primären Abweichungen. Über den Koppelkondensator Ck wird nun aber zusätzlich in den Sekundärkreis eine zweite Spannung mit der Phasenlage des Primärkreises eingekoppelt. Diese Spannung addiert sich zu den Spannungen in den beiden Spulenhälften. So kommt es, daß in einer Hälfte die Spannung vergrößert, in der anderen verkleinert wird. (...) Bei jeder Abweichung von der Resonanzfrequenz (... - Frequenzmodulation) entstehen am oberen und unteren Ende von L2 verschieden große HF-Spannungen, die durch die Dioden im Gegentakt gleichgerichtet werden und am Ladekondensator als Niederfrequenz in Form der Differenz) erscheinen.

(...) Nachteil: Sie (diese Schaltungen) geben auch alle Amplitudenmodulationen (Störungen) wieder (...). Daher hat inzwischen eine Abwandlung des Rieggerkreises, der Verhältnis- oder Ratiodetektor (engl. Aussprache: réescho), der aus Amerika zu uns kam, alle anderen Demodulatoren so gut wie verdrängt. (...) - Zitat Ende.

Soviel dazu aus der Fachliteratur.

Viele Grüße,
Herbert

[Ultraschall]

Zum Riegger - Kreis

Text aus:
Fachwissen für die Berufsausbildung. Grundschaltungen der Elektronik. VEB Verlag Technik Berlin ( Dipl. - Gwl. Ing. Rainer Funke + Dipl.- Ing. Dipl. - Gwl. Siegfried Liebscher ) Lektor Oberlehrer Dipl. Gwl. Wolfgang Wosnizok
Redaktionsschluß: 10. 10.1972, Seiten 194 - 205

Beim Demodulator mit Riegger – Kreis ersetzt man die beiden gegeneinander verstimmten Schwingkreise durch einen einzigen mit Mittelanzapfung.
In die Mittelanzapfung des Sekundärkreises wird zusätzlich durch den Kondensator Ck die Spannung des Primärkreises eingekoppelt.
Durch die Drosselspule Dr wird der Gleichstromkreis geschlossen.
Im Bild 6.26 ist die Schaltung dieses wichtigen Demodulators dargestellt.
Da über die Kondensatoren C die Katoden der Dioden hochfrequenzmäßig auf Massepotential liegen, tritt über jede Diode die geometrische Summe der Primär – und halben Sekundärspannung auf.
Über den Widerständen RL fallen folglich die Beträge der Diodenspannungen ab. Wegen der Gegeneinanderschaltung liegt dann am Ausgang die Signalspannung als Differenz der beiden vor. Also, Un = Un1 – Un2
Wie aus der Theorie hervorgeht, ist beim Bandfilter im Resonanzfall die Sekundärspannung gegenüber der Primärspannung um 90 Grad phasenverschoben; der Phasenwinkel beträgt damit 90 Grad.
Stimmt bei vorliegender Schaltung nach Bild 6.26 die Augenblicksfrequenz genau mit der Mittenfrequenz überein ( unmodulierter Träger ), dann sind die Zeigerlängen der beiden Diodenspannungen, d.h. ihre Beträge, gleich groß, und die Ausgangssignalspannung ist Un = 0. Zeigerdiagramm
Stimmt infolge einer Modulation die Augenblicksfrequenz nicht mehr mit der Mittenfrequenz überein, dann ändert sich die Phasenverschiebung, d.h. ungleich 90 Grad, und es entstehen die im Bild 6.27 rot eingezeichneten Verhältnisse.
Da die Beträge der Diodenspannungen ungleich sind, entsteht am Ausgang die der Frequenzänderung proportionale Signalspannung Un.
Bei völlig symmetrischem Aufbau hat der Demodulator mit Riegger – Kreis eine sehr gute Linearität und genügt den Ansprüchen, wie sie an Präzisionsempfänger gestellt werden.

Im Vergleich zu den nichtbegrenzenden FM – Demodulatoren hat der Verhältnisgleichrichter nur etwa 30 % der Empfindlichkeit und liefert größere Verzerrungen. Wegen seiner Begrenzereigenschaft wird er jedoch in fast allen Rundfunkempfängern eingesetzt, weil damit eine spezielle Begrenzerstufe eingespart werden kann.

Die wichtigsten FM – Demodulatoren sind der Gegentaktflankendemodulator und der Demodulator mit Riegger – Kreis. Wegen der Amplitudenabhängigkeit dieser Schaltung muß durch vorgeschaltete Begrenzerstufen für eine konstante Amplitude gesorgt werden. >Kann, muß aber nicht. Wie eigene Untersuchungen beweisen.< Eine eigene Begrenzerwirkung weist der Verhältnisgleichrichter oder Ratiodetektor auf. Trotz seiner im Vergleich zum Demodulator mit Riegger – Kreis geringen Empfindlichkeit und größeren Verzerrungen wird er in den meisten Rundfunkempfängern eingesetzt, weil dadurch auf eine spezielle Begrenzerstufe verzichtet werden kann.

Im Fall meines Eigenbau Phasendiskriminators für Schmalband FM hat sich eine Einspeisung ohne Begrenzung sehr positiv gezeigt. Damit ist der NF Pegel aber HF Pegelabhängig und es ist ein leichtes Zischen nebenbei zu hören. Klingt absolut genial.

Bei Rundfunkempfängern arbeitet man mit einem maximalen Frequenzhub von 75 Khz und einem Signalfrequenzband von 30 Hz bis 15 Khz.

Soviel aus meiner Sicht
Grüße aus Berlin
Ultraschall

[weiser_uhu]

Hallo Ultraschall!
Eigentlich soll man Leute nicht davon abbringen, wenn sie total von einer Sache überzeugt sind. Deine Platine sieht übrigens sehr gut aus, großes Lob!!! Aber habe ich da nicht einen kleinen IC gesehen? Wir wollten doch mit Röhren basteln .

Nun zur Schaltung. Seid es die PLL gibt, bin ich total von dieser überzeugt. Man hat da so viele Eingriffsmöglichkeiten in das Verhalten der Schaltung, weil es ein Regelkreis ist. Meines Wissens ist diese Schaltungsvariante bei Röhren nie serienmäßig in Radios eingebaut worden, aber machen kann man das auch. Beim Bau meines UKW Supers vor 35 Jahren wollte ich sowas bauen, aber wie so oft, ist es beim Wusch geblieben. Es gab sogar eine Schaltung, doch die ist unter die Räder gekommen. Sie stammte aber aus der Literatur, vielleicht hat einer noch sowas.

Trotzdem ist Deine Variante auch interessant, evtl. könntest Du darüber mal berichten.
Viel Spaß und alles Gute
-charlie-

[rettigsmerb]

Ah ja - magst Du uns denn auch den Quell Deiner Informationen nennen (etwa so, wie ich es auch getan habe)? Sonst ist der Doktor-Titel wech, nech?

Die Funktionsbeschreibung beider Zitate sind im Grunde gleich. Es liest sich so, dass man meinen könnte, dass Herr Jacobs vielleicht ein Fan des Ratiodetektors und der andere Verfasser ein Liebhaber des Rieggerkreises ist.

Nun ist es in der Tat aber so, dass im Rundfunkbereich der Rieggerkreis vom Ratiodetektor verdrängt wurde. Phasendiskriminatoren nach Riegger wurden noch eine zeitlang in der Horizontal-Synchrnonisierschaltung bei Fernsehgeräten verwendet (Gewinnung der Nachstimmspannung für die Reaktanzstufe am Zeilenoszillator).

Zitat: "Im Vergleich zu den nichtbegrenzenden FM – Demodulatoren hat der Verhältnisgleichrichter nur etwa 30 % der Empfindlichkeit und liefert größere Verzerrungen."

Hmm - das fällt mir ehrlich gesagt schwer, zu glauben. Dazu zitiere ich direkt anschliessend weiter aus dem genannten Büchlein (RPB Bd. 24/25a 7.Auflage, 1971, F. Jacobs, Lehrgang Radiotechnik Bd II, Seite 322):
"(...) Sie erfordern daher den schon besprochenen Begrenzer. Der aber verlangt eine erhöhte ZF-Verstärkung. Daher hat inzwischen eine Abwandlung des Rieggerkreises, der Verhältnis- oder Ratiodetektor (...) alle anderen Demodulatoren so gut wie verdrängt. Er demoduliert nicht nur und erzeugt nicht nur die Summenspannung (höherer Wirkungsgrad!), er bringt zugleich auch noch einen guten Ausgleich der Amplitudenmodulationen zustande und kommt dadurch mit viel geringerer ZF-Verstärkung aus. (...)" Zitat Ende.

Hmm - nu stehen wir aber da, ratlose Blicke eingeschlossen

Schönes Wochenende,
Herbert

[glaubnix]

Hallo allerseits,

welche Art FM-Demodulator für den jeweiligen Einsatz bevorzugt wird, hängt von dem Anwendungszweck ab. Natürlich bringt ein Ratiodetektor mir seiner breitbandigen Wandlerkennlinie bei Schmalband FM nur eine geringe NF-Spannungsausbeute - wobei wiederum ein Schmalband FM-Demodulator für Rundfunkempfang nicht geeignet ist; er würde wegen der steilen Wandlerkennlinie schon bei geringen Hüben NF-mäßig in die Begrenzung geraten.

Die Eigenschaften der Wandlerkennlinie hängen stark von der Güte der Verwendeten Schwingkreise ab. Und diese werden dem jeweiligen Zweck entsprechend bemessen. Die NF-Spannungsausbeute ist also nicht von der Art der Schaltung abhängig, sondern unter anderem von der Banbreite und der dadurch bedingten Flankensteilheit der Kennlinie. So behaupte ich mal, dass ein einwandfrei, zweckmässig, dimensionierter Riegger Demodulator das gleiche Ergebnis wie ein Ratio Detektor erbringt - gleiche Eingansspannungen und keine Störungen (in Form von AM-Modulation) vorausgesetzt.

Wenn man mit dem Demodulator gleichzeitig eine Störunempfindlichkeit verbinden will ist der Ratio Detektor führend. Hat man aber im Vorfeld (ZF-Teil) für eine ausreichende Begrenzung gesorgt wird der Riegger-Kreis ebenso gute Ergebnisse liefern. Letztlich hängt die Entscheidung für die eine oder andere Lösung von den weiterzugebenden Kosten ab - und da war eben der Ratio Detektor mit seinen "natürlichen" Begrenzungseigenschaften die gegebene Wahl. Bei anderen Kozepten hätte man wahrscheinlich in der Regel eine weitere ZF-Stufe spendieren müssen...

[Ultraschall]

Danke erstmal für das Feedback.
Ich werde mich mal wieder ran setzen und einfach mal experimentieren. Das ist immer das beste. Die blanke Theorie ist mir einfach zu trocken. Ich bastel lieber ein bischen, denn da habe ich gleich die realen Ergebnisse. Der Schaltkreis in meiner Schaltung dient nur zur Verstärkung des sehr schwachen ZF Signals. Aus so einer CB Kiste kommt leider nur sehr wenig raus, deswegen der Schaltkreis. Unter 1 mV. Und das Signal ist nicht begrenzt. Es lohnt, auf jeden Fall, Selektionsmittel vor dem Demodulator einzusetzen. Ich will das mal mit zwei Bandfiltern mit Schlitzkopplung, im Eingang, aufbauen. Da ja dieses Demodulationsverfahren in den Röhrenradios eingesetzt wurde, dachte ich mir, das dieses Thema hier rein passen könnte. Gefunden hatte ich davon nämlich im Forum noch nichts. Und die Feinheiten kann man nur selber erarbeiten. Wenn man wirklich das Gras wachsen hören will, lohnt es sich auf jeden Fall, sich damit zu beschäftigen. Ich habe mitlerweile eine ganz gute Sammlung an Schaltungen dieser Demodulationsverfahren. Wenn die Filter zu schmal für Rundfunk sind, kann man sie immer noch mit Widerständen bedämpfen, wodurch sie breiter, aber auch wieder unempfindlicher werden. Das muss man dann eben experimentel ermitteln. Und wenn dann der Pegel zu gering ist, kann man immer noch eine Stufe davor basteln. Für die Industrie mag das uninteressant sein, aber wir sind ja nicht die Industrie.
Und noch was: Ich habe nichts gegen Röhren, hatte mich aber nie damit beschäftigt, weil mir dafür einfach die Zeit fehlt. Ich habe andere Ziele, die schon umfangreich genug sind.

Na dann,
Grüße Ultraschall

[glaubnix]

Hallo Ultraschall,

ich finde deine Experimente auf jeden Fall sehr interessant und begrüßenswert, wenn du uns über deine weiteren Ergebnisse auf dem Laufenden hältst. Vielleicht kannst auch noch etwas näher darauf eingehen nach welchen Kriterien du unterschiedlichen Demodulator-Varianten beurteilst. Welche Messtechnik steht dir dazu zur Verfügung bzw. wird benötigt?

[Ultraschall]

Also,
wenn ich solche Schaltung aufbaue, brauche ich erstmal einen HF Generator für die jeweilige Frequenz und einen Oszi zur Beurteilung des Ergebnisses. Ganz wichtig dabei ist, die korrekte Anpassung. Ich baue also erstmal die Schaltung so auf, das sie funktioniert. Zum ermitteln der Kondensatoren für die Schwingkreise benutze ich meinen selbstgebauten Schwingkreismesser, der mir direkt die Frequenz anzeigt. Anschliessend ermittle ich Ein und Ausgangsimpedanz. Nun habe ich erstmal eine Grundlage, auf die ich aufbauen kann. Danach überlege ich mir erstmal, wie ich die HF Zuführung realisiere und wie ich, vor allem, auf Pegel komme. Am Ausgang reicht erstmal ein einfacher NF Verstärker. Am besten ist für diesen Zweck ein HF Generator mit Frequenzmodulation. Frequenz, Leistung und Hub sollten regelbar sein, um im Grenzfall auf optimales Ergebnis einzupegeln. Ein Frequenzzähler sollte ebenfalls anwesend sein. Den Schwingkreismesser baute ich mir damals, weil ich viel mit Schalenkernen rumhantiert hatte. Mache ich übrigens immer noch. Ein Grid Dip Meter hilft in solchen Fällen nicht weiter, da man die Spulen nicht mehr erreicht. Als ZF Verstärker empfehle ich etwas bgrenzendes. Es gibt auch Schaltungen, die ab einem gewissen Pegel klippen, also begrenzen. Dazu muss man aber erstmal den maximal zu erwartenden Pegel ermitteln. Im Falle meines Phd. aber eher ungünstig, da so wieder das lästige Grundrauschen in den Vordergrund tritt. Es gibt aber auch UKW Tuner, die eine automatische Regelung integriert haben und so Schwache und starke Pegel ausgleichen. Ein Regelverstärker, der den Ausgang mit dem Eingang vergleicht und dann automatisch auf einen günstigen Mittelwert einstellt. Wenn ich mein Gerät wirklich ausreizen will, sollte ich nicht an Bandfiltern sparen. Um so sauberer ist nachher auch das Ausgangssignal. Hinter den FM Demodulator würde ich noch eine Ratio Nulldurchgang Anzeige realisieren, um exakt auf Trägermitte abzugleichen. Dann leuchtet immer ein kleines Lämpchen auf, wenn ein Träger vorhanden ist, oder ein Zeigermeßgerät schlägt aus. Hinter dieser Schaltung sollte ein hochlinearer NF Vorverstärker eingesetzt werden, um eine naturgetreue Widergabe zu realisieren. Wenn man das alles bei einem Stereoempfänger einsetzen will, gibt es noch eine Schaltung, die analysiert, ob ein wirkliches Stereosignal ausgestrahlt wird. Nachrichten werden in der Regel in Mono ausgestrahlt, Musik Stereophon. Wenn also die Nachrichten vorgelesen werden, geht im Empfänger das Licht aus. Eine solche Schaltung liegt mir zwar vor, muss aber noch etwas modernisiert werden. Sie ist nicht gerade einfach und recht umfangreich. Gut, soviel dazu. Ich hoffe, genügend Stoff geschrieben zu haben, um das Bastlerherz wieder etwas zum glühen zu bringen.

Dann erstmal
Grüße aus Berlin
Ultraschall

[Ultraschall]

Nach einem klärendem Telefonat zum Rieggerdemodulator ist raus gekommen, das beim Rieggerdemodulator die Drossel nicht mit auf L1 gewickelt wird. Sie ist separat als Ferritstabdrossel zu ersetzen. Der Einkoppelkondensator ist auch uninteressant, wenn genügend HF Pegel vorhanden ist. In einem Bandfilter geht ja doch immer einiges an Leistung verloren. Vor dem Rieggerdemodulator empfehle ich den OPV " OPA 37 GP ". Der macht noch 60 dB in diesem Bereich und man kann die Verstärkung einstellen. Ich würde ihn dann aber so einmessen, das man mit gespitztem Ohr gerade mal das herrannahen des Grundrauschens von der ZF hört. Nach dem reinstopfen der Antenne sollte es sich dann zeigen. Wenn das dann erstmal alles soweit funktioniert, nur noch hochlineare Vorverstärker anbauen. Es lohnt sich und das Ohr dankt es einem. Das war jetzt die Ausführung für Schmalband FM.

Gut, dann erstmal.
Grüße aus Berlin
Ultraschall