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Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale.
Im Stammpatent Nr. 103168 ist eine Anordnung beschrieben, bei welcher die mehrfache Ausnutzung einer Elektronenröhre zur Verstärkung von Hoehfrequenzströmen dadurch ermöglicht wird, dass die Ausgangsfrequenz der Röhre durch Überlagerung einer andern Welle geändert wird. Die Rückführung der geänderten Welle erzeugt daher keine Dämpfungsverminderung, wie es die Rückführung einer gleichen Frequenz tun würde, so dass also durch diesen Vorgang weder Verzerrung noch Selbstschwingen ausgelöst wird.
Nach dem Stammpatent besteht der Ausgangskreis jeder Elektronenröhre aus Selektionskreisen für die verschiedenen nacheinander die Röhre passierenden Frequenzen und in diese Selektionskreise werden sowohl die Eingangsfrequenz als auch die Überlagerungsfrequenzen eingekoppelt.
Es ergibt sich bei dieser Anordnung die Möglichkeit, dass die verschiedenen eine Röhre passierenden Frequenzen beim Eingang oder Ausgang untereinander noch in solcher Weise interferieren, dass eine hörbare Frequenz (Interferenzpfeifen) entsteht, die den Empfang stört. Diese Möglichkeit entsteht weniger durch die Grundfrequenzen, die ja in passender Weise gewählt sein können, als durch Oberschwingungen, die bei Entstehung jeder Grundfrequenz mitentstehen und so nahe an einer der vorhandenen Frequenzen oder an einer der Oberwellen derselben liegen können, dass ein hörbarer Ton entsteht. Die Entstehung der Oberschwingungen sowie auch der ebenfalls auftretenden höheren Kombinationsschwingungen so zu regulieren, dass diese Störung ausgeschlossen ist, ist schwierig und erfordert relativ komplizierte Massnahmen.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung der im Stammpatent beschriebenen Einrichtung, wodurch obiger Nachteil beseitigt und eine Reihe weiterer Verbesserungen und Vereinfachungen erzielt wird.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass jede störende, akustisch wahrnehmbare Interferenzwelle dann völlig zum Verschwinden gebracht werden kann, wenn einmal als tberlagerungs- frequenzen "harmonische" Frequenzen gewählt werden, wenn also als Hoehfrequenzgenerator für die Überlagerungsfrequenzen ein Oberwellengenerator benutzt wird. und wenn ferner auch die Differenzfrequenzen eine harmonische Reihe bilden. Dadurch erhält man zwei harmonische Reihen, in denen sämtliche überhaupt möglichen Störfrequenzen als Harmonische enthalten sind.
Ferner werden der Erfindung gemäss dann diese beiden harmonischen Reihen in eine solche Beziehung zueinander gebracht, dass störendes Interferenzpfeifen mit voller Sicherheit ausgeschlossen ist.
Die Verwendung eines Oberwellengenerators gestattet überdies eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung, da ein Oberwellengenerator nicht nur eine Frequenz, sondern eine Reihe von harmonischen Frequenzen liefert und daher nicht mehr bloss zwei einzelne Frequenzen, wie in der Stammanmeldung, sondern eine ganze Reihe von solchen zur Verfügung stehen. Diese Generatorfrequenzen lassen sich in zwei Gruppen teilen, beispielsweise in die gerad-und ungeradzahligen Harmonisehen ; die Verwendung von zwei Gruppen von Frequenzen an Stelle zweier Einzelfrequenzen, als Überlagererfrequenzen, ermöglicht es nun, die Verstärkungsökonomie gegenüber der im Stammpatent beschriebenen Einrichtung erheblich zu steigern.
Die Steigerung kommt dadurch zustande, dass bei den sich bildenden Differenzwellen jetzt nicht mehr, wie bei der im Stammpatent beschriebenen Einrichtung, ein ständiges Hinund Hersehwanken von längeren zu kürzeren Wellen und umgekehrt eintritt, was dort durch die
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Verfügbarkeit über bloss zwei Überlagerungsfrequenzen bedingt ist, sondern dass nunmehr die aufeinanderfolgenden Differenzwellen ständig länger gemacht werden können als ihre Erzeugenden, wodurch bekanntlich nach der Helmholtzsehen Theorie der Kombinationsschwingungen die Amplituden der Differenzsehwingungen relativ am grössten werden. Um dieses Resultat zu erreichen, muss die Bildung der Differenzschwingungen in der Weise geregelt werden, dass mit der Überlagerung der höchsten verwendeten Harmonischen des Oberwellengenerators begonnen wird.
Der im vorstehenden dargelegte Grundgedanke soll an Hand der diesbezüglichen Gleichungen erklärt werden, die zeigen werden, dass die in Angriff genommene Aufgabe durch die oben dargelegten Prinzipien eine völlig einwandfreie und vollkommene Lösung erfährt.
Es sei n die Frequenz der ankommenden Welle, die mit der einstellbaren Frequenz nc eines lokalen variablen Überlagerungsgenerators in bekannter Weise zu einer Differenzfrequenz NI von passend gewählter Grösse umgeformt wird, die als feste Eingangsfrequenz für die neue Empfangsanordnung
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positive ganze Zahl bedeutet, dann stellt der Ausdruck k N die Kte Harmonische des Oberwellengenerators dar.
Wird nach dem oben Gesagten angenommen, dass kN die höchste zur Überlagerung benutzte Harmonische ist, mit der also zu beginnen ist, so ergibt sich folgende Reihe Ni für die Differenz-
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frequenz N2 liefert usw.
Nun soll nach dem eingangs Gesagten die N,-Reihe eine harmonische Reihe bilden und noch die Bedingung erfüllen, dass die Differenzwellen immer länger ausfallen als ihre jeweiligen Erzeugenden.
Die erste Bedingung wird erfüllt, wenn alle Ni ganzzahlige Vielfache von einer angenommenen Grundfrequenz dieser Reihe, also z. B. von Nk+1 werden. Der zweiten Bedingung ist dann entsprochen, wenn der Unterschied zwischen den beiden Erzeugenden irgendeines Ni-Wertes stets kleiner bleibt als eine
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erhalten dann die Form :
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und irgendeine Differenzfrequenz Ni lässt sich durch die Gleichung darstellen :
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wobei i die positiven ganzzahligen Werte von 1 bis k + 1 durchläuft.
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Diese Grundschwingung der Differenzschwil1gungen ist, falls es sich um Musikübertragung handelt, unhörbar hoch zu wählen, bzw. wenn sie hörbar wird, durch Sieb1mtten aus dem Spruch- oder Musikband in bekannter Weise auszuscheiden.
Aus cl = 1/4 folgt, dass zwei aufeinanderfolgende Frequenzen der Ni-Reihe um den Betrag N/2 differieren, dass also die Ni-Reihe eine harmonische Reihe, die die ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz N/4 enthält, darstellt.
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Weiter ist nun auch ersichtlich, dass irgendwelche Differenzen zwischen Gliedern der Ni-Reihe sowie auch irgendwie etwa auftretende Kombinationssehwingungen aus Gliedern dieser Reihe stets nur ganzzahlige Vielfache von N/2 sein können, also mit keiner Generatorfrequenz, falls N/2 unhörbar
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Generatorfrequenz exakt zusammen.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass durch die Wahl d = 1/1 sowie N/2 bzw. für bestimmte Zwecke auch N/4 unhörbar hoch störendes Interferenzpfeifen mit voller Sicherheit vermieden wird, und dass ferner im Verein mit der Möglichkeit, statt bloss zweier Überlagererfrequenzen, wie im Stammpatent beschrieben, nunmehr zwei Gruppen von harmonischen Generatorfrequenzen verwenden zu können, die relativ grössten Amplituden der Differenzsehwingungen erreicht werden können, somit besondere Vorteile erzielt werden.
Es sei hier auch noch darauf verwiesen, dass die im Stammpatent beschriebene Einrichtung mit
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als sich diese beiden Generatorfrequenzen leicht unabhängig voneinander ändern können. Eine solche Änderung verursacht aber naturgemäss auch bei sonst richtiger Wahl der Frequenzen sofort störendes und schwer zu beherrschendes Interferenzpfeifen, weshalb die restlose Behebung dieser Erscheinung durch Benutzung eines Oberwellengenerators, bei dem eine unabhängige Änderung seiner Frequenzen untereinander ausgeschlossen ist, einen besonderen Vorteil darstellt.
Ein weiterer Vorteil liegt noch in der Vereinfachung der Apparatur, mit der das Verfahren ausgeführt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Apparatur ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, u. zw. wurde ein fünfmaliger Durchgang der Hochfrequenz durch eine Hochfrequenzverstärkerröhre angenommen. Alle selbstverständlichen Schaltelemente, wie Potentiometer. Heizwiderstände u. dgl. m. sowie auch die Stromquellen wurden der Übersicht halber weggelassen.
In der Zeichnung bezeichnet A die Antenne, E ein Eingangsschwingaudion, das in bekannter Weise mit der Empfangsfrequenz durch Bildung einer Differenzwelle die feste Eingangsfrequenz NI für den Apparat schafft. Als Schaltung ist in der Zeichnung die bekannte rückstrahlungsfreie Schwingungsmittelpunktschaltung angenommen. Die feste Eingangsfrequenz N1 wird mit oder ohne Verwendung eines Zwischenkreises Z auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H übertragen, der drei Transformatoren T1, T2 und T3 enthält, von denen zwei, nämlich T2 und T3, zweiwellig ausgebildet sind.
Der erste dieser Transformatoren T1 ist auf die Frequenz NI, der zweite T2 auf die Frequenzen N2 und N4 und endlich der dritte T3 auf die Frequenzen N3 und N 5 fest abgestimmt. Überdies sind noch die beiden Modulatorröhren M1 und M2 vorgesehen, die im Wesen die gleiche Funktion wie die Audione A und B des Stammpatentes haben. Der Anodenkreis jeder dieser beiden Röhren enthält je eine Primärwicklung der Transformatoren T2 und T3, während jeder der Gitterkreise die gleichfalls zweiwelligen auf die Frequenzen N1 und N3 bzw. N2 und N4 abgestimmten Transformatoren 1'6 bzw. 1'7 enthält, deren Primärwicklungen im Anodenkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H liegen.
Überdies ist noch der Oberwellengenerator G vorgesehen, der mit den Gitterkreisen der Modulatorröhren durch die auf je eine der Frequenzen AI, A, Ng, und N 4 abgestimmten Zwischenkreise Z1, Z2, Z3 und Z4 gekoppelt ist. Durch die aus der Zeichnung ersichtliche Anordnung dieser Zwischenkreise wird bei dem Modulatorrohr M die Gruppe der geradzahligen, bei dem Modulatorrohr M2 die Gruppe der ungeradzahligen Harmonischen des Oberwellengenerators G in den Gitterkreis eingekoppelt.
Der Anodenkreis der Verstärkerröhre B enthält ferner den auf N5 ebenfalls fest abgestimmten Transformator T 5' der mit oder ohne Zwischenkreis Z5 auf den Gitterkreis des Ausgangsaudion C arbeitet, in dessen Anodenkreis das Empfangsinstrument J liegt.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende : Die in üblicher Weise hergestellte feste Eingangsfrequenz All wird durch den Transformator T1 auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H übertragen, worauf sie den fest abgestimmten Transformator 1'6 verstärkt durchfliesst, der auf dieser
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N2 neuerdings auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H ein und findet in ihrem Anodenkreis einen Transformator T 7'dessen eine Resonanzstelle auf N2 fest abgestimmt ist.
Die Sekundäre dieses Transformators ist mit dem Gitterkreis der zweiten Modulatorröhre M2 verbunden, in den die vom Oberwellengenerator G erzeugte Gruppe der ungeradzahligen Harmonischen, u. zw. die Frequenzen N
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abgestimmt ist. Bei der Übertragung auf den Gitterkreis von M wird durch Zusammenwirken der Generatorfrequenz 2N mit N3 nunmehr die Frequenz N4 neu entstehen, die in gleicher Weise wieder auf das Hochfrequenzverstärkerrohr H übertragen wird und vom Anodenkreis desselben mittels des auf diese Frequenz auch abgestimmten Transformators T, auf den Gitterkreis der Röhre M2 übertragen wird.
Die in diesem eingekoppelte Generatorfrequenz N erzeugt zusammen mit der Frequenz N die neue Differenzfrequenz N 5'die wieder über T 3 abgestimmt auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H einwirkt und verstärkt auf den Anodenkreis dieser Röhre übertragen wird, wo sie den auf N 5 abgestimmten Transformator T 5 vorfindet, der aber jetzt nicht mehr mit einer der beiden Modu- latorröhren, sondern mit dem Gitterkreis des Ausgangsaudion C gekoppelt ist.
Die auf diese Weise fünfmal in der Hochfrequenzverstärkerröhre H verstärkte und auf die Ausgangsfrequenz N 5 umgefor. mte Eingangshochfrequenz n kann jetzt im Indikationsinstrument J, beispielsweise einem Telephon, wenn es sich etwa um Musikübertragung handelt, abgehört werden.
Wie ersichtlich, ist nur eine einzige Hochfrequenzverstärkerröhre für die gesamte hier als fünfmalig angenommene Verstärkung erforderlich. Diese Art der Verstärkung hat den Vorteil, dass die Röhren- eigengeräusche nicht in gleichem Ausmass wie bei fünf hintereinandergeschalteten Hochfrequenzver- stärkerrëhren mitverstärkt werden. Dies ist dort von grossem Wert, wo es sich darum handelt, Sprache oder Musik aufzunehmen, weil dadurch der akustische Hintergrund"für die phonetische Darbietung ruhiger wird.
Durch Anwendung einer zweiten Hochfrequenzverstärkerröhre können auch die atmosphärischen Geräusche weitgehend geschwächt werden. Zu diesem Zwecke braucht nur mit dem Anodenkreis der Röhre H eine zweite Hochfrequenzverstärkerröhre H2 sehr lose über abgestimmte Zwisehenkreise gekoppelt zu werden, zweckmässig so lose, dass im Endergebnis gar keine weitere Verstärkung eintritt. Durch die entsprechend lose Kopplung wird zwar die Signalstärke geschwächt, diese Schwächung jedoch gerade durch die zweite Röhre ausgeglichen. Hingegen wird die lose Kopplung die atmosphärischen Geräusche bei einer nach dem gegebenen Beispiel fünfmaligen Anwendung ausserordentlich schwächen. Die Schaltung der zweiten Röhre H2 ist in der Figur als Alternative schematisch angedeutet.
Wie bereits im Stammpatent bemerkt, kann ferner ein gewisses Mass von Rückkopplung im Bedarfsfalle zugelassen werden, indem die beiden Gruppen der Oberwellengeneratorfrequenzen und damit auch die in den beiden Modulatorröhren entstehenden Differenzfrequenzen aufeinander einwirken. Am einfachsten erfolgt dies durch Kopplung der Gitterkreise der Modulatorröhren M und M2 mittels der Kopplungsspulen 81 und 82, was in der Zeichnung strichliert als weitere Alternative angedeutet ist.
Dadurch wird in jedem Modulatorröhrenkreis in dem durch den Kopplungsgrad von 81, 82 gegebenen Ausmass eine Dämpfungsverminderung erzeugt, die bis zu einem vorgeschriebenen, noch nicht schädlichen Wert gehen kann. Die Anordnung ist im übrigen ganz der des Stammpatentes analog.
Die vorstehende Anordnung gestattet daher, wie ersichtlich, nebst der Erzielung der eingangs erwähnten Vorteile auch die Erreichung einer weitgehenden Störungsfreiheit des Empfanges und somit eines ruhigen Hintergrundes für die einlangenden Signale und vermindert hiedurch die sonst bei Fernempfang hauptsächlich auftretenden Nachteile.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale nach Patent Nr. 103168, bei welcher zwecks mehrfacher Ausnutzung der gleichen Elektronenröhren die hochfrequenten Schwingungen durch Überlagerung nach jedem Durchgang geändert werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Überlagerungsfrequenzen harmonische Frequenzen gewählt werden.
2. Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale nach Patent Nr. 103168, bei welcher zwecks mehrfacher Ausnutzung der gleichen Elektronenröhren die hochfrequenten Schwingungen durch Überlagerung nach jedem Durchgang geändert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Überlagerung gebildeten Differenzfrequenzen untereinander harmonische Frequenzen darstellen.
3. Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale nach Patent Nr. 103168, bei welcher zwecks mehrfacher Ausnutzung der gleichen Elektronenröhren die hochfrequenten Schwingungen durch Überlagerung nach jedem Durchgang geändert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgende Frequenzen der Differenzfrequenzenreiheso gewähltwird, dass sie ein harmonisches Glied in der Reihe der Generatorfrequenzen darstellt.