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MW Modulator mit EF80/PCF80/PL95
#1
Hallo Zusammen,

Da ich dank Antons Vermittlung in den Besitz einiger (ähem...) P-Röhren gekommen bin und bei mir noch unzählige EF80 in diversen Kartons herumliegen und warten wieder etwas sinnvolles zu tun, habe ich darüber nachgedacht mit Röhren aus alten TV Beständen einen Modulator zu bauen. Das ist ein längerfristig angelegtes Projekt, da ich hier aufgrund der doch etwas höheren Spannungen nicht meine übliche "Drahtigeltechnik" anwenden wollte. Die ersten Versuche sind recht vielversprechend und die möchte ich Euch nicht vorenthalten.

   
Experimentalaufbau

Inspiriert hat mich ein Thread in einem bekannten Schweizer Portal in dem eine Lösung mit nur einer Röhre vorgestellt wurde. Diese spezielle Pentode 6AS6 ist so konstruiert, dass Sie am G1 und (!) G3 gesteuert werden kann. Im dort vorgestellten Modulator wird das G3 als Modulationseingang verwendet. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass das G3 auch separat herausgeführt ist. Zu meiner Freude ist das bei vielen gängigen Röhren der Fall. EF80, EF89, EF85, EF183 usw. haben alle einen eigenen G3 Pin. Mit gängigen Röhren die nicht dafür gebaut wurden das G3 als Steuergitter zu verwenden ist allerdings ein wenig tüfteln notwendig um das Ganze zum Laufen zu bekommen.

Der Modulator ist so ausgelegt, dass eine 100% Modulation ohne Verzerrungen möglich ist. Das funktioniert indem eine Balanceschaltung eingesetzt wird in der der Träger durch Subtraktion auf Null gefahren werden kann. Es handelt sich dabei prinzipiell um einen 2-Quadranten Multiplizierer mit nur einer EF80 der eine 100%-ige Trägerunterdrückung und damit eine gute Modulation bis praktisch 100% ermöglicht.

Das Ganze ist im Moment noch im Versuchsstadium und enthält folgenden Röhren:

1 - EF80 - Modulator (Es gehen auch EF85,89,183,184)
2 - PCF80/PCF82 - NF Vorverstärker (Triode) und HF Oszillator (Pentode)
3 - PL95 HF Endstufe

Als Frequenzbestimmendes Teil habe ich wieder die bekannten Keramikresonatoren von Opperman eingesetzt. Damit entfällt das Wickeln von speziellen Spulen im Oszillator. Allerdings ist ein relativ unkritischer HF Übertrager erforderlich der aber mit etwas Geschick leicht selbst herzustellen ist.


   
Das Ganze habe ich auf einer Platte aus Alu aufgebaut. Davon habe ich einige vorrätig und das Material ist leicht zu bearbeiten.

Das erst einmal zur Einführung ich werde den Fortschritt hier dokumentieren.
Viele Grüße
Semir
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"Alle sagten: Das geht nicht. Dann kam einer der wußte das nicht, und hat es gemacht."
(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#2
Moin Semir,

ein interessantes Projekt, ich bin schon auf die Fortsetzung gespannt. Warum ähem bei P-Röhren? Meiner Meinung nach von vielen unterschätzt, es sind viele durchaus für diverse Sachen brauchbar.

Beste Grüße
Peter
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#3
Ich lese gespannt mit Smile
Viele Grüße, Mark

Radioten aller Länder, vereinigt euch!
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#4
...oh, das interessiert mich auch,
bin mal gespannt auf den Schaltplan...
Gruß
Rolf
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#5
Hallo Semir,

eine super Idee. Ich finde es immer gut, wenn Röhren, die sonst nur rumliegen durch Expertenwissen(und Expertengeduld) zu neuem Nutzen kommen.
Ob eine explizite Endstufe in einem Modulator für unsere friedvollen Zwecke nötig ist, bezweifle ich; Mit Schrecken habe ich mal festgestellt, dass ich mit nur einer EC92 im Drahtigel mit minimalem Modulationsgrad etwa 800 Meter -bei klarem Ton- weit senden konnte. Mit einer E/PL müsste man, um im halbwegs legalen Bereich(und die nahestehenden Empfänger nicht hoffnungslos zuzudröhnen) zu bleiben einen grossen Teil der Sendeleistung noch vor der Antenne verbraten.

Bin sehr gespannt, wie es weitergeht!

Viele Gruesse,
Jean
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#6
Hallo Jean

Du bringst es mit Deiner Erfahrung auf den Punkt. Danke.

Lasst doch solche Übungen - sie sind so oder so nicht legal und können teuer werden.

Würde ich einen solchen Modulator einsetzen wie ihn Jean gebaut hat, so wäre der Flugplatz im Einzugsgebiet des Modulators.

Welche Oberwellen bei solchen Aufbauten resultieren?

Noch lassen sich mit korrekt arbeitenden Empfängern Sender in allen Bändern empfangen und wenn man eigenes Programm will, hat fast jedes Radio einen Plattenspieler-Eingang.

Nur so meine Meinung.....

Viele Grüsse, Walter
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#7
Hallo Walther,

Die PL95 wird als Klasse A Verstärker genutzt und macht ca 10mW es geht hier nicht um Leistung sondern darum, dass ich davon einige günstig bekommen habe...EC92 etc. Ist ja recht teuer geworden. Ich habe eine Antennensignalverteilung per Kabel auf 20-30 Radios. In diese wird das Signal eingespeist. Also keine Sorge ich werde hier nicht zum schwarzfunker
Viele Grüße
Semir
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(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#8
(17.05.2016, 07:27)laurel1 schrieb: Moin Semir,

ein interessantes Projekt, ich bin schon auf die Fortsetzung gespannt. Warum ähem bei P-Röhren? Meiner Meinung nach von vielen unterschätzt, es sind viele durchaus für diverse Sachen brauchbar.

Beste Grüße
Peter

Hallo Peter,

Das "ähem" bezog sich auf die Anzahl NOS Röhren die ich günstig erstanden habe nicht auf das "P". Sorry wenn das Missverständlich war
Viele Grüße
Semir
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#9
Hallo Semir

OK :-)

Viele Grüsse, Walter
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#10
Hi Semir, sehr gutes Projekt, ich liebe Modulatoren!
Viele Grüße aus Loccum, Wolfgang

Wer niemals fragt, bekommt nicht einmal ein Nein zur Antwort.

In Memorandum 2018
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#11
Hallo Zusammen,

Es geht weiter mit dem Projekt. Zuerst möchte ich einmal etwas Theorie dazu hier anführen. Das was ich hier schreibe ist nicht auf meinem Mist gewachsen aber es hilft beim Verständnis wie der Modulator funktioniert.

Bei einer Pentode ist ja bekanntlich das G3 (Bremsgitter) auf Kathodenpotential. Damit verhindert es, dass langsame Elektronen die als Sekundäremission durch die schnellen vom G2 kommenden Elektronen aus der Anode "geschlagen" werden zurück zum Gitter G2 fliegen und so den Anodenstrom verringern. Ohne diese Maßnahme würde der Anodenstrom trotz steigender Anodenspannung in einem bestimmten Bereich abnehmen. Das führt zum sogenannten "Tetroden-Knick" in der Ua/Ia Kennlinie einer Tetrode. Bei einer Pentode tritt dieser Knick dank des G3 schwächer (PCL85) bis gar nicht auf.

Für die schnelleren von der Kathode kommenden Elektronen die durch G2 beschleunigt wurden ist das G3 jedoch normalerweise "durchlässig". Wenn man nun das G3 weiter negativ macht werden auch Elektronen die aus Richtung Kathode kommen am Erreichen der Anode gehindert. Sie werden dann vom G2 absorbiert und erhöhen den G2 Strom. Bei sehr negativem G3 und niedriger Anodenspannung kann der Anodenstrom fast komplett zugunsten eines höheren G2 Stroms verschwinden. Das folgende Bild zeigt eine EF80 bei 90V Anoden- und G2 Spannung. Auf der X-Achse ist das Potential von G3 (nicht G1!) gezeigt. G1 liegt bei dieser Messung fest auf 0V:


.png   EF89-Valvo-90V-eqs.png (Größe: 5,9 KB / Downloads: 694)

Wie man sieht geht der Anodenstrom mit negativer werdendem G3 zurück während der Strom von G2 proportional steigt. Im Bereich wo sich die zwei Kennlinien kreuzen sind Anoden und G2-Strom gleich. Oder anders ausgedrückt deren Differenz=0.

Das kann man dazu benutzen um eine Trägerschwingung bei der Modulation zu 100% zu unterdrücken. Es muss nur mittels eines Übertragers die Differenz aus dem Anoden- und dem G2 Strom gebildet werden. Hier die prinzipielle Schaltung dazu:


.png   EF80-Mod.png (Größe: 8,37 KB / Downloads: 714)

In der von mir verwendeten Schaltung wird eine EF80 bei ca. -20V G3 Spannung betrieben. Hier überwiegt der G2 Strom wie oben zu erkennen ist. Gleichzeitig moduliert die NF das G3. Die G3 Spannung schwankt um +/- 1V um die -20V Marke dadurch erhöht sich bei den positiven NF Spitzen der G2 Strom weiter und bei den negativen wird der G2 Strom gleich dem Anodenstrom. Ein Träger der am G1 zugeführt wird macht diese Schwankungen ebenfalls mit. Wenn der Anoden- und G2 Strom gleich sind wird dadurch der Träger im Übertrager ausgelöscht, da dann die Differenz der Ströme=0 ist. Eine weitere Erhöhung des Modulierenden NF Pegels ergibt bei Durchschreiten des Nullpunktes einen erneuten Anstieg der Trägeramplitude, da dann der Anodenstrom höher als der G2 Strom im Übertrager ist. Die folgenden Bilder zeigen das Modulationstrapez für nahe 100% Modulation und bei einer "Übermodulation von 110%. Hier sieht man deutlich rechts den wieder ansteigenden Träger.

     
100% Modulation

   
110% Modulation
      


Mit dieser Schaltung ist es möglich recht linear einen Träger von 0-100% zu modulieren. Das ergibt eine laute und klare Modulation.

Als nächstes werde ich die anderen Teile der Schaltung vorstellen. Hier hoch ein paar Bilder des Testaufbaus:

   

   
Viele Grüße
Semir
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(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#12
Hallo, Semir,
ein echt interessantes Projekt. Wie alle von Dir.
Ich bin gerade dabei Deine "Antennenversorgung für mehrere Radios" nachzubauen.
Ich habe die Idee ein altes Radiochassis auf P-Röhren umzubauen, leider fehlt immer die Zeit.
Hier bei Deinen Projekt würde ich an Deiner Stelle trotz allen Rechtsbelehren, dem Modulator eine "echte" Endstufe erstmals verpassen. Den Ausgangssignal dann einzudämmen und auf "Grundstückgrenze" anzupassen erst dann machen. Smile
Bin gespannt auf die nächste Folge!
Gruß,
Ivan
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#13
Das gefällt mir auch gut. Ich muss aber derzeit einiges hinten anstellen. Deine Platine muss auch warten. Geht erst wieder bei Regenwetter oder Kälte. Und meine Finger müssen es auch wollen Smile
Ich lese aber alles mit. Weiter so.
Habe immer soviel Arbeit, dass ich mir eine aussuchen kann. Smile

Grüße Frank, der Moschti
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#14
Hallo Zusammen,

Das Gerät ist nun fertig und ich habe verschiedene Versionen und Röhren ausprobiert die sich in der Gestaltung der Endstufe unterscheiden. Eines vorab: Bauen darf man ja alles  und an einer Dumy Load betreiben auch, deshalb bitte keine Diskussionen über die Sinnhaftigkeit.

Als weiteres Schmankerl habe ich dem Gerät eine Aussteuerungsanzeige mit PM84 spendiert. Die notwendige Verstärkung (die PM84 benötigt am Gitter der Triode -15V wenn sich beide Bänder berühren sollen) des Audiosignals sowie dessen Gleichrichtung für die Anzeige erledigt eine PABC80.


   
Hier ein Bild meiner finalen Variante

Alle Versionen sind für eine Ausgabe des Signals an eine 50Ω Last ausgelegt. Damit ist es möglich das Signal mit billigem RG58 Koaxialkabel zu verteilen. Hier die Versionen:

1) Eine einfache Version ohne Endstufe funktioniert mit mäßigem Pegel bei Einspeisung in meine Verteilanlage schon recht gut, hier wird das Ausgangssignal direkt hinter dem Übertrager an Anode und G2 der EF80 entnommen. Ein Collins Filter sorgt für eine Tiefpassfilterung und Anpassung an 50Ω. Der Ausgangspegel liegt bei ca. 0-2 dBm (1mW-1,6mW) Peak Envelope Power (PEP) das bedeutet die lautesten Spitzen der Modulation bei 100% Modulation haben diese Leistung im Leerlauf beträgt die Leistung 25% davon.

2) Ausgabe über eine PL95. Diese ursprünglich angedachte Variante habe ich nach einigen Versuchen verworfen. Die PL95 benötigt mehr Pegel als die EF80 hinter dem Übertrager liefern kann um einen sinnvollen Pegel zu liefern.

3) Ausgabe über eine PCF82. Hier wird das Signal linear erst von der Triode und dann von der Pentode  verstärkt. Ein Poti ermöglicht eine stufenlose Einstellung des Ausgangspegels von 0-250mW PEP. Das Ausgangssignal wird wiederum über ein Collins Filter an 50Ω angepasst. Dieses Filter dämpft auch Oberwellen sehr wirkungsvoll. Mit dieser Schaltung lassen sich ca. 250mW erzeugen. Die PEP liegt also bei 24dBm. Diese Schaltung ist mein Favorit, da sie genügend Leistungsreserven hat und sparsam im Stromverbrauch ist. Die ganze Schaltung samt Aussteuerungsanzeige hat einen Verbrauch von ca. 20W.

4) Variante im Bild oben mit Ausgabe über eine PCL200. Der Aufbau gleicht dem der Variante mit PCF82 allerdings ist das Collins Filter anders dimensioniert um der anderen Ausgangsimpedanz der PCL200 Rechnung zu tragen. Auch hier ist eine Einstellung der Ausgangsleistung stufenlos 0-Max möglich. Diese Variante kann bis zu +30dBm als PEP Leistung, also 1W liefern. Aus dem Netz zieht diese Schaltung ca. 27W.

In allen Varianten arbeiten die Röhren im Klasse A Betrieb was für ein hohes Maß an Linearität und wenig Oberwellen sorgt. Ich werde nach und nach die Schaltpläne hier einstellen. Das Projekt hat mir viel Freude gemacht und ich habe viel dabei gelernt. Das Prinzip der Modulation über das G3 mit Differenzbildung der Ströme von G2 und Anode ist sehr attraktiv, da es eine saubere 100% Modulation ermöglicht. Allein das war es schon Wert dieses Projekt zu bauen. Ich habe kistenweise P-Röhren und es freut mich wenn ich damit etwas nützliches Bauen kann. Allein von der Effizienz her würde sich das natürlich nie lohnen. Zum Vergleich: Der Modulator mit TBA520 erzeugt ca. 14dBm PEP und verbraucht nur 3W am Netz. Dafür hat er aber auch keine PM84 die schön im Takt der Musik zwinkert Wink

Im Moment gehen mir so einige Ideen durch den Kopf. Nach diesem Prinzip könnte man auch einen TV Modulator für Bd I oder III bauen...

Fortsetzung folgt...
Viele Grüße
Semir
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(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#15
Hallo Zusammen,

nun hier der erste Schaltplan. Dies ist die Version ohne Endstufen mit ca. 0dBm Ausgangssignal. Das sollte für die meisten Belange reichen. Weitere Versionen werde ich nur posten wenn Interesse besteht.


   
Schaltplan Version 1

Hier eine Schaltungsbeschreibung:

Die Triode der PCF80 V1A verstärkt das Audiosignal auf ca. 5Vss. Dieser Pegel ist notwendig um die EF80 am G3 genügend auszusteuern. Der 1k5 Widerstand im Kathodenzweig dient als Gegenkopplung um den Klirrfaktor gering zu halten. Die Pentode der PCF80 V2B läuft als Oszillator. Hier verwende ich als Frequenzbestimmendes Element wieder einen Keramikresonator von Opperman mit nominal 1580kHz. Da die Exemplarstreuungen dieser Resonatoren groß sind habe ich einen benutzt der sich auf 1566kHz ziehen lässt eine Frequenz die ins 9kHz Raster fällt.

Die EF80 V3 ist der eigentliche Modulator und verwendet das Prinzip das ich oben erläutert habe. Das Trägersignal wird niederohmig am G1 der EF80 eingespeist. Der 330Ω Widerstand verhindert Schwingneigungen der EF80. Am 100Ω Widerstand im Kathodenkreis der EF80 fallen ca. 600mV ab. Bei einer Trägeramplitude von 500mVss liegt das Potential von G1 also immer im negativen Bereich.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass sich auch EF89 und EF85 als Modulatorröhren verwenden lassen dann ist aber der Kathodenwiderstand etwas zu erhöhen, um einen optimalen Arbeitspunkt zu erreichen. Meine Versuche haben ergeben, dass die steileren EF184/EF183 weniger geeignet sind. Deren Modulation ist nicht sehr linear und die Röhren neigen zum Schwingen.

Das Collins Filter C22/23/24 und L1 Am Ausgang bewirkt eine Anpassung an die 50Ω Lastimpedanz und unterdrückt Oberwellen.


Das Prinzip der G3 Modulation funktioniert am besten wenn die EF80 mit ca 90V Anodenspannung betrieben wird. Auch sollte diese Stabil sein um eine konstante Modulationstiefe  zu erreichen. Der Glimmstabilisator V4 sorgt hier für stabile 85V für alle relevanten Stufen. Die für die G3 Modulation erforderliche negative Vorspannung wird aus der Heizspannung gewonnen. Auch diese wird mittels einer Z-Diode (D3) stabilisiert.

Die richtige Aussteuerung wird mit Hilfe einer PM84 angezeigt. Da diese ca. -15V für Maximalausschlag benötigt wurde das Audiosignal mit Hilfe einer PABC80 V5 nochmals verstärkt. Die in dieser Röhre enthaltenen Dioden werden als Gleichrichter verwendet.

Das Netzteil ist relativ unkritisch. Nur R26 sollte so angepasst werden, dass der maximale Strom von 10mA durch den Glimmstabilisator nicht überschritten wird. Es ist ratsam große Siebelkos zu verwenden um Brummen zu vermeiden. Die Schaltung der Heizungen ist hier nur als Vorschlag zu verstehen. Wie die einzelnen Röhren geschaltet werden hängt letztendlich vom verwendeten Trafo ab. Ich hatte einen mit 12V und 6V Wicklungen. Dazu habe ich noch eine 4V Wicklung aufgebracht. Damit konnte ich alle Röhren durch Serien- und Parallelschaltung mit der richtigen Spannung versorgen. Bei P-Röhren ist hier halt etwas Experimentieren angesagt.

Der Trafo Ü1 ist trifliar auf einen FT50/77 Ringkern gewickelt:

http://www.reichelt.de/Amidon-Ferrit-Rin...r=FT+50-77

Die Windungszahl ist ca. 40 und relativ unkritisch, da der Übertrager nur die Summierung der Signale von G2 und Anode der EF80 bewerkstelligt.

Der Abgleich erfolgt wie Folgt:

Signalquelle von 1kHz Generator am Eingang anschließen und Pegel so einstellen, dass an der Anode von V1A 5Vss anliegen.

a) Mit R17 die Amplitude der Trägerschwingungn am G1 der EF80 auf ca. 500mVss einstellen.
b) Oszi am Ausgang anschließen und mit R19 die Modulationsstiefe so einstellen, dass der Träger in der "Tälern" der 1 kHz NF Schwingung gerade verschwindet.
c) Mit R21 die Anzeige der PM84 so einstellen, dass sich die zwei Balken gerade überlappen.

d) Die Frequenz kann mit Trimmer C7 Fein eingestellt werden.

e) Mit Trimmer C23 das Ausgangsfilter auf maximale Ausgangsamplitude einstellen, dazu sollte am Ausgang X4 ein 50Ω "Dummy Load" Widerstand angeschlossen sein.

Die angegebenen Bauteilwerte des Collins Filters passen für Frequenzen um 1500 kHz. Bei abweichenden Frequenzen sollte dieses angepasst werden.

Hiermit ist das Thema erst einmal abgeschlossen.
Viele Grüße
Semir
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"Alle sagten: Das geht nicht. Dann kam einer der wußte das nicht, und hat es gemacht."
(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#16
Auch wenn ich noch bisschen müde bin Big Grin - danke für den Beitrag! Natürich besteht interesse an den anderen Plänen Smile
Viele Grüße, Mark

Radioten aller Länder, vereinigt euch!
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#17
Sehr schöne Bastelei! Ob ich Dir jemals ansatzweise folgen kann? Ich glaube nicht...
Aber so ein TV Modulator, das wäre auch was witziges - gibt es sowas schon kommerziell?
Gruß,
Uli
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#18
Hallo Semir,

ein sehr interessantes Projekt, dieser Anode / Schirmgitter - Balance - Modulator. 
Das Modulationsdreieck sieht praktisch aus wie mit dem Lineal gezogen ! Das verspricht eine exzellente Modulation bis 100 % ! 
( Oszi- Bilder in Beitrag #11)

Da bei Übermodulation der Träger auf der anderen Seite des Nullpunktes wieder ansteigt, wäre mal interessant zu wissen, wie sich das anhört, bzw. wie die HF- Amplitude und die NF- Hüllkurve dann aussehen.


Grüße, 
Jacob
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#19
Ein Radiostammtischkollege hat aus Griechenland einen TV-Modulator besorgt, der - wie er berichtet - für's ganze Haus reicht.
Das Teil hat rund 200€ gekostet.
Den Kontakt hat er über irgendwelche Bekannten geknüpft. Im Internet findet/fand? sich nichts darüber.
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#20
Uli,
TV- Modulatoren mit Transis gibt es sehr viele. Ich nutze schon seit Jahren einen Bausatz von "North Country Radio". Meinst Du, ob es einen TV- Modulator mit Röhren ähnlich Semirs Projekt gibt? Ich habe noch keinen gesehen, auch als Schaltung oder Bausatz noch nicht. Hinsichtlich des schaltungstechnischen Aufwandes und des technischen Anspruches ist das eine ganz andere Liga als ein AM- Radioton- Modulator.
Zuerst brauchst Du einen quarzstabilen HF- Träger- Oszillator, dessen (Bildträger-) Frequenz z.B. auf dem europäischen Kanalraster E... liegt. Eine Phantasiefrequenz nützt da nicht viel, da Rastkanalwähler von uralten SW- Fernsehern und auch modernere PLL- Tuner von Analogfernsehern schlecht, oder gar nicht einrasten würden.
Die so erzeugte Trägerschwingung wird mit dem Bildsignal amplitudenmoduliert. Im Modulationsverstärker muss das Bildsignal auf den Schwarzwert 0V geklemmt werden, damit eine stabile Tastung mit den Bildsynchronsignalen, die pegelmässig unter dem Schwarzwert liegen, später den Fernseher auf den H- und V- Impulsrahmen einrasten lässt.
Wenn zusätzlich auch noch der Ton übertragen werden soll, brauchst Du noch einen sehr stabilen Tonträgeroszillator, der genau auf 5,5MHz arbeiten muss. Dieser Generator wird mit dem Audiosignal frequenzmoduliert und die so entstehende FM- Tonträgerschwingung wird dem Bildsignal im AM- Bildmodulationsverstärker zugemischt. Frequenzmäßig umfaßt das Bildsignal einen Bereich von 0Hz bis 4,3MHz, daran schließt sich der PAL- Träger bei genau 4,43361875 MHz an und dann kommt bei 5,5MHz der Tonträger der bis +-250KHz FM- moduliert wird.
Hier die Schaltung eines 0,5W TV- VHF- Modulators mit Transistoren, nur Frequenzaufbereitung und Bildmodulator, ohne Tonteil!

   

Jede Menge Spulen und jede Menge Abgleich! Bei Interesse an solch einem TV- Modulator mit Transistoren sollte aber ein neuer Thread aufgemacht werden, um nicht Semirs Projekt zu "mißbrauchen".

Mit Röhren realisiert, würde ein solches Gerät ein ganz schönes Kraftwerk werden. Big Grin  Big Grin
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