Hochwertige Kurzwellenempfänger basieren seit den Dreissigerjahren auf dem Superhet - Prinzip. Schwachpunkt dieser Überlagerungsempfänger sind instabile Oszillatoren, welche zu Drift, zu Verschiebungen der Empfangsfrequenz führen. Eine geringe Frequenzdrift ist Voraussetzung zur Nutzung der Einseitenband-Technik zur Funkkommunikation. Der technische Aufwand, dieses Problem zu meistern und Empfänger mit hoher Frequenzstabilität zu kontruieren, ist hoch und kostenintensiv. Beispiele dafür sind die Collins-Empfänger 51J-4 oder die "Gold Dust Twins", die Collins-Amateurfunkstation bestehend aus 75A-4 und KWS-1.

Um 1948 entwickelte der südafrikanische Ingenieur Dr. Trevor Wadley eine Schaltung, welche die Oszillatordrift durch eine gegenläufige Frequenzverschiebung elektronisch ausgleicht, den „Wadley Drift Cancelling Loop“. Damit konnten stabile Empfänger mit vergleichweise einfachem Schaltungsaufwand entwickelt werden.

Zuerst kam die Schaltung im britischen Racal Kurzwellenempfänger RA-17 zum Einsatz, später in Kurzwellenempfängern von Yaesu, der FRG-7 setzte zu einem vernünftigen Preis im Amateurfunksegment einen Meilenstein. Nachdem er in Pension gegangen war, entwickelte Dr. Wadley für den südafrikanischen Hersteller den Barlow-Wadley XCR-30 - in den portablen Kurzwellenempfänger wurde eine hohe Frequenzgeauigkeit und -stabilität erstmals in einem batteriebetriebenen tragbaren Weltempfänger realisiert.

Die Schaltung des „Wadley Drift Cancelling Loop“, oder „Wadley Loop“ basiert auf dem Zusammenspiel von zwei Oszillatoren und mehrfacher Frequenzumsetzung im Signalpfad des Empfängers.

Die Frequenzaufbereitung im „Local Oscillator“ dieses Superhet-Empfängers erfolgt nicht durch eine klassische Oszillatorschaltung, sondern durch die Abstimmung auf Oberwellen eines einzigen 1 MHz-Schwingquarzes. Dieses Signal wird zur Umsetzung eines 1 MHz-Bereiches in das Frequenzband 2 - 3 MHz genutzt, in diesem erfolgt die Abstimmung und um Umsetzung auf die übliche Zwischenfrequenz von 455 kHz, diese wird in ZF-Verstärkerstufen verstärkt, durchläuft das ZF-Filter und wird dann demoduliert.

In seinem ausgezeichneten Artikel mit der Analyse der Schaltungstechnik am Beispiel des FRG-7 betrachtet J.L.Linsley Hood im Short Wave Magazine Sept. 1981 die Wirkungsweise in zwei Teilen: der Frequenzaufbereitung und einem konventionell aufgebauten Superhet für den Frequenzbereich 2 - 3 MHz.

Das breitbandige Signal von der Antenne muss zunächst einen Preselektor durchlaufen, so dass die erste Mischstufe von den hohen Signalstärken vor allem in den niedrigeren Frequenzbereichen nicht überlastet wird. Der Preselektor besteht beim FRG-7 aus vier schaltbaren Bereichen mit jeweils einer abgestimmten Spule (T101-T104) und dem 300 pF-Drehkondensator.

In einem Tiefpassfilter werden alle Frequenzen über 30 MHz beschnitten, so dass keine störenden Einstreuungen der ersten hohen ZF entstehen können. Das Signal gelangt dann auf die erste Mischstufe, im Falle des FRG-7 wird es in einem „double balanced mixer“ (zwei gematchte junction-FET Q102, Q103) auf die erste Zwischenfrequenz von 54.5 - 55.5 MHz umgesetzt. Über ein Paar abgestimmte ZF-Transformatoren( T105 und T106), eine Verstärkerstufe für die erste ZF (Q104) und nochmals ein Paar ZF-Transformatoren (T107 und T108) wird nur der schmale Bereich um die ZF von 55 kHz auf den zweiten Mischer durchgelassen. Hier entsteht durch Mischung mit den „Local oscillator signal“ die zweite Zwischenfrequenz, ein Frequenzband von 2 - 3 MHz.

Hier beginnnt der Hauptunterschied bei Empfängern mit Wadley Loop zu einem konventionellen Empfänger mit einem mehr oder weniger stabilen „local oscillator“.

Mit dem Frequenzbereich des Empfängers von 0,5 - 30 MHz und einer ersten ZF um 55 MHz muss der „local oscillator“ zwischen 55.5 und 85 MHz schwingen. Dieser VFO wird einfach als Colpitt Oszillator mit einem 60 pf Drehkondensator (im Falle des FRG-7 VC201), einer Spule (T201) und einem Transistor (Q201) realisiert. Das Ausgangssignal dieses Oszillators wird an einer sekundärseitigen Wicklung von der Schwingkreisspule (T201) abgenommen und dem zweiten Mischer zugeführt.

Es wird aber auch mit dem Produkt eines Quarz-Oszillator - Oberwellen-Generators (Q303) gemischt, dies geschieht im Falle des FRG-7 im Modulator - IC SN76514 (Q106). Der 1 MHz-Quarzoszillator (um Q301) produziert ein Spektrum von Oberwellen von 2 - 32 MHz, alle höheren Oberwellen über 33 MHz werden in einem Tiefpassfilter abgeschnitten. Diese Oberwellen von 2 - 32 MHz werden dem Modulator IC SN76514 zugeführt. Durch additive und subtraktive Mischung zwischen der Frequenz des VFO (55.5 - 85 MHz) und den Oberwellen (2 - 32 MHz) entstehen Signale im Abstand von 1 MHz von 23.5 - 117.5 MHz.

Mit einem abgestimmten Bandpass - HF-Verstärker (beim FRG-7 T109-T116 und Transistoren Q107, Q108, Q109) wird aus diesem Bündel an MHz-Vielfachen die richtige Frequenz herausgefiltert um dem zweiten Mischer zugeführt zu werden. Bei einer ersten ZF von 55 MHz ± 0.5 MHz muss die Frequenz von 52.5 MHz herausgefiltert werden. Wenn die das für die korrekte Funktion des zweiten Mischers notwendige Signal von 52.2 MHz mit einer Stärke von mindestens 0,5 V anliegt, lässt eine Verstärkerstufe (Q110, Q111) die LOCK-LED beim MHZ-Selektor erlöschen.

Wenn der Empfänger zum Beispiel auf 15 MHz abgestimmt wird, wird der VFO bei 70.5 MHz schwingen, um im ersten Mischer die erste Zwischenfrequenz von 55.5 MHz entstehen zu lassen. Diese wird mit der 18. Oberwelle gemischt, die im Oberwellenoszillator entstanden ist, nur diese 18. Oberwelle wird durch den Bandpass-Verstärker von 52.5 MHz durchgelassen und auf den zweiten Mischer gegeben, um die zweite ZF von 3 MHz entstehen zu lassen. Auf diese ist der Empfänger abgestimmt, wenn der kHz-VFO auf „0“ eingestellt ist.

Sollte nun der „local oscillator“ nach unten auf 70.4 MHz driften (und die erste ZF verschiebt sich somit auf 55,4 MHz), wird gleichzeitig das Signal der Bandpass-HF-Verstärkers sich gleichsinnig auf 52.4 MHz verschieben (da dieser sein Signal ja ebenfalls vom driftenden VFO bezieht) und die zweite ZF wird unverändert bei der mathematischen Differenz von 3 MHz bleiben, die „Drift“ wird „gecancelled“, ausgeglichen.

Bei Arbeiten am Empfänger muss man im Hinterkopf behalten, dass die zweite ZF bei x.000 MHz (beispielsweise 15.000 MHz bei 3.000 MHz liegt, und bei Abstimmung auf x.999 MHz (beispielsweise 15.999 MHz) bei 2.001 MHz, die Kilohertz-Abstimmung läuft also gegenläufig, was bei Abgleicharbeiten und Anschluss eines Frequenzzählers berücksichtigt werden muss.

Die zweite Zwischenfrequenz, ein ein MHz breites Signal im Bereich 2 - 3 MHz durchläuft eine Verstärkerstufe für die 2. Zwischenfrequenz (im Falle des FRG-7 mit dem Transistor Q401).

Die Frequenzaufbereitung für die kHz-Abstimmung erfolgt in einem Oszillator (VFO, Transistor Q403, Schwingkreis Drehko 320 pF und T403), der zwischen 2'455 und 3'455 kHz schwingt. In der dritten Mischstufe (3rd Mixer, FET Q402) entsteht die dritte Zwischenfrequenz, im Falle des [FRG-7]] beträgt sie 455 kHz.

Für diese in Superhets weit verbreitete Zwischenfrequenz sind verschiedene ZF-Filter erhältlich, nach einem einfachen ZF-Filter und zwei ZF-Verstärkerstufen (im Falle des FRG-7 Transistoren Q405, Q406) wird die Zwischenfrequenz von 455 kHz demoduliert. Im FRG-7 kommt für AM eine Diodendemodulation zum Einsatz (D402), für SSB wird dem Ringdemodulator aus vier Dioden (D403-D406) das für USB und LSB umschaltbare BFO-Signal (Q408, Schwingkreis 620 pF / T406) zugeführt, somit ist echter Einseitenbandempfang möglich.

Das niederfrequente demodulierte Signal wird in der NF-Endstufe verstärkt und auf den Lautsprecher oder Kopfhörer gegeben.

Die Wadley-Loop-Schaltung beruht also auf folgenden Gegebenheiten

• Umsetzung des Antennensignals auf eine hochliegende erste ZF oberhalb des Empfangsbereichs
• Das Signal des gleichen VFO, der zur Umsetzung auf die erste ZF genutzt wird, wird kombiniert mit MHz-Signalen von einem Oberwellen-Oszillator.
• Ein abgestimmter Bandpass wird genutzt, um auf eine bestimmte Oberwelle abzustimmen.
• Dieses Oberwellensignal verschiebt sich bei Drift parallel zum Signal des VFO womit die Differenz 0 wird.
• Da die Abweichungen von VFO-Signal und Oberwellensignal vom Idealpunkt identisch sind, ist die entstehende zweite ZF absolut frequenzstabil.

Somit wird im Gegensatz zum Einsatz von Quarzoszillatoren oder PLL-Synthesizer (Phase locked loop) nicht der erste VFO stabilisiert, sondern diesem eine gewisse Drift zugestanden, die elektronisch kompensiert und „ausgenullt“ wird.

Die Abstimmung auf die zweite Zwischenfrequenz und Mischung auf die dritte niedrigliegende Zwischenfrequenz erfolgen wie in einem üblichen Superhet, so dass auch die dort eingesetzten Techniken für Filter, Demodulatoren, BFO etc. zum Einsatz kommen können.

• Hohe Frequenzstabilität auch auf höheren Frequenzen
• Linearer Frequenzgang und lineare Skalen mit guter Genauigkeit einfacher realisierbar
• Geringe Probleme mit Spiegelfrequenzen aufgrund der hochliegenden ersten Zwischenfrequenz
• Signalbearbeitung auf der niedrigen dritten ZF mit konventionellen preisgünstigen Mitteln
• Hohe Empfindlichkeit mit einfachen Mitteln
• Insgesamt niedriger Strombedarf

• Mehrere Abstimmschritte, da MHz- und Kilohertzabstimmung separat zu bedienen sind
• Preselektorbedienung zusätzlich notwendig
• Eigenpfeifstellen auf ganzzahligen MHz-Frequenzen
• Bandscanning mit Überfahren einer ganzzahligen MHz-Zahl umständlich (beispielsweise um von 5.990 auf 6.010 MHz abzustimmen)
• Gefahr von Bedienerfehlern, wenn der VFO der MHz-Abstimmung nicht einrastet (LOCK-Lampe bei den meisten Geräten aus, nicht an), dann ist kein Empfang möglich, auch bei verstelltem Preselektor ist das Nutzsignal nicht hörbar, was Unkundige an einen Gerätedefekt denken lässt.

• Barlow Wadley XCR-30
• Drake SSR-1
• Racal RA-17L
• Radio Shack Realistic DX-300
• Seiki Century-21 und Century-21D
• Standard C-6500
• Yaesu / Sommerkamp FRG-7

• Yaesu FRG-7 in Shortwave Magazine 1981/7, Schaltungsbeschreibung und Abgleichanleitung von J.L.Linsley Hood, englisch, mit herzlichem Dank an David Gleason, www.worldradiohistory.com