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Empiangsanordnung.
Die Erfindung betrifft Empfangsschaltungen, in denen eine Bremsfeldröhre als Empfangsgleichrichter wirkt.
Die sogenannte Bremsfeldsehaltung geht aus der bisher vorwiegend gewählten Röhrenschaltung durch Vertauschen der Elektrodenpotentiale hervor, indem ein Gitter ein hohes positives Potential erhält und zur Leistungselektrode (Anode) gemacht wird, während die Aussenelektrode, die im folgenden als "Bremselektrode" bezeichnet werden soll, die Steuerung des Entladungsstromes übernimmt. Ausser dem genannten Gitter können auch noch weitere Hilfselektroden als Raumladegitter, Schirmgitter usw. Verwendung finden, ohne dass sich daraus neue Gesichtspunkte ergeben. Es ist bekannt, dass eine Dreioder Mehrelektrodenröhre in Bremsfeldschaltung infolge der ausserordentlich scharfen Krümmung der Kennlinien als hochempfindlicher Gleichrichter (Bremsaudion) für Wechselspannungen aller Frequenzen verwendet werden kann.
Bezüglich der Wirkungsweise der Bremsfeldröhre als Gleichrichter soll noch folgendes als bekannt vorausgesetzt werden. Wenn in den Bremselektrodenkreis eine modulierte Wechselspannung eingeführt wird, so findet infolge der Krümmung der Bremskennlinie, welche die Abhängigkeit des Bremselektrodenstromes il, von dem Bremselektrodenpotential eh angibt, eine Demodulation statt, wobei sich ein Richtstrom dib ausbildet. Unter der an eine Bremsfeldröhre zu stellende Voraussetzung einer wenigstens annähernd konstanten und von den Potentialen der übrigen Elektroden weitgehend unabhängigen Emission der Kathode tritt dieser Richtstrom in gleicher Grösse, aber mit umgekehrtem Vorzeichen auch im Gitterkreis auf.
Wenn man daher in den Gitterkreis einen beliebigen Widerstand Rg einschaltet, kann an diesem eine der Modulationsfrequenz entsprechende Weehselspannung abgegriffen werden. Der Richtstrom dib setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, einerseits einem zur Modulationsamplitude der hochfrequenten Trägerschwingung proportionalen Gleichstromanteil, anderseits einer der Modulation entsprechenden Wechselstromkomponente.
Erfindungsgemäss wird die im Bremsstromkreis zur mittleren Empfangsamplitude proportionale Gleiehstromkomponente des Richtstromes zur Regelung der Empfindlichkeit derselben Röhre bzw. eines vor-oder nachgeschalteten Verstärkersystems benutzt. Zu diesem Zweck wird in den Bremsstromkreis ein hochohmiger Widerstand eingeschaltet, an dem sieh eine zum Richtstrom proportionale Spannung ausbildet. Da die Regelspannung nur in gleichem Masse wie die mittlere Empfangsamplitude schwanken soll, wird dieser Widerstand sowohl für die Hoch-als auch für die Modulationsfrequenz kurzgeschlossen ; die Schaltung kann dabei entweder derart sein, dass ein Kondensator den Ableitwiderstand überbrückt oder die Bremselektrode unmittelbar mit der Kathode verbindet.
Die aus der Erzeugung dieser Regelspannung abgeleiteten Wirkungen sollen nunmehr an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist eine grundsätzliche Bremsfeldschaltung angedeutet. Der Gitterelektrode G wird über einen Nutzwiderstand R, von dem die Modulationsspannungen abgenommen werden, eine hohe positive Gleichspannung zugeführt, während der Bremselektrode B über den Widerstand R eine beispielsweise schwach positive Vorspannung Eb erteilt wird.
In Fig. 2 sind die Stromspannungsverhältnisse im Bremselektrodenkreis dargestellt. Die als ib (eb) bezeichnete Kurve stellt die Bremsstromcharakteristik dar, während die gegen die Span-
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Nimmt man die Bremsstromcharakteristik ==/ auf, während gleichzeitig verschiedene Hochfrequenzspannungen an der Bremselektrode liegen, so erhält man ein Kennlinienfeld gemäss Fig. 2, in welchem die statische, also in Abwesenheit der Hochfrequenz aufgenommene, Kennlinie I in einem der zugeführten Wechselspannung entsprechenden Mass verdreht ist (vgl. II und IIS). Man sieht, dass die Widerstandsgeraden mit den verschiedenen Kennlinien an verschiedenen Punkten A, AI, A", welche den jeweiligen Arbeitspunkt darstellen, zum Schnitt kommen.
Die Grösse der Änderung des, des Bremspotentials hat man durch Wahl des Ableitwiderstandes R in der Hand. Sie ist offenbar am grössten, wenn R sehr hoch ist, und wird um so geringer, je kleiner R ist, wie die gestrichelt eingezeichnete und mittels einer geringeren positiven Vorspannung E' auf demselben statischen Arbeitspunkt A eingeregelte Widerstandsgerade erkennen lässt. Die Verwendung eines sehr hochohmigen Widerstandes von beispielsweise 106 Ohm erfordert selbstverständlich eine Vergrösserung der Vorspannung Eb. Man kann sich einen Mehraufwand an Spannungsquellen erfindungsgemäss dadurch ersparen, dass man die Bremselektrode über den Widerstand R unmittelbar mit dem positiven Potential der Gitterspannungsquelle verbindet.
In den Fig. 3 und 4 sind Schaltungen, bei welchen von diesem Vorschlage Gebrauch gemacht wird, dargestellt. In Fig. 3 wird der Widerstand R durch einen Kondensator C1 überbrückt, welcher so bemessen ist, dass er auch für die Modulationsfrequenz einen vernachlässigbar kleinen Wechselstromwiderstand darstellt. Die Eingangsspannung (S wird an der angedeuteten Stelle in Reihe mit dem Konden-
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In der Fig.'4. ist die. Schaltung dahingehend abgeändert, dass zwischen der Bremselektrode Bund der Kathode ein nach den gleichen Gesichtspunkten bemessener. Kondensator C, mit dem ein auf die Empfangsfrequenz abgestimmter Schwingungskreis E in Reihe geschaltet ist, zugeführt wird ; die Eingangswechselspannung zu kommt auch hier wieder zwischen der Bremselektrode und der Kathode zur Wirkung.
Der Bremskreiswiderstand R liegt in beiden Fällen an dem positiven Pol der Gitterspannungsquelle Eg.
Die Fig. 5 zeigt schliesslich eine Empfangsschaltung für ultrakurze Wellen, bei der die Antenne A die Eingangsspannungen liefert. Damit die Hochfrequenz nicht über den Kurzschlusskondensafor C abfliessen kann, ist es zweckmässig, eine Drossel D vorzusehen, welche jedoch für die Modulationsfrequenz einen vernachlässigbar kleinen Widerstand aufweisen muss.
Gemäss der weiteren Erfindung sollen nun diese'der dem Bremsaudion zugeführten Hochfrequenzspannung proportionalen Spannungsänderungen deb zur automatischen Fadingkompensation benutzt
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Gittervorspannung für eine oder mehrere dem Bremsaudion'vorgeschaltete Hoehfrequenzstufen, die zweckmässig in bekannter Weise mit Exponentialröhren auszurüsten sind, bildet.
Ein Beispiel einer praktischen Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist in dem Schaltbild Fig. 6 dargestellt. Darin gelangen die von der Empfangsantenne A dem Eingangskreis EK zugeführten Hochfrequenzspannungen zunächst an das Gitter der Exponentialrohre Vu, po sie verstärkt und mittels des Hochfrequenztransformators T auf die Bremselektrode des Bremsaudions V2 übertragen werden. Diese ist über einen Widerstand R zur positiven Gitterspannung Eg abgeleitet. Der niederfrequente Kurzschluss des Bremskreises wird durch die Kapazität C herbeigeführt, wobei der Widertsand der sekundären Transformatorspule 8,'für die Modulationsfrequenz vernachlässigt werden kann.
Die am Kondensator C auftretenden Schwankungen des Bremspotentials dienen nun zur Steuerung der Gitterspannung
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einem Teile desselben abgegriffen wird, wobei durch eine Hilfsspannung Bg der Arbeitsruhepunkt der Röhre V1 richtig einreguliert werden kann. Je grösser die in 9"am Bremsaudion auftretende Hoehfrequenzspannung ist, um so stärker lädt sich gemäss Fig. 2 der Kondensator C auf und um so mehr wird die Exponentialröhre V1 negativ vorgespannt.
Damit sinkt aber wieder ihre Verstärkung, so dass die Amplitude am Bremsaudion zurückgeht. Man erkennt daraus, dass die Anordnung ausgleichend wirkt und bei passender Einstellung der Betriebsspannungen Schwankungen der Eingangsamplitude, wie sie bekanntlich durch Fadings auftreten, kompensiert.
In der beschriebenen Anordnung erfolgt die Kompensation nur dann in richtigem Sinne, wenn das Bremsaudion auf dem unteren Knick seiner Charakteristik arbeitet. Wird der Arbeitspunkt in das
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auf und die Verstärkung der Exponentialröhre wird erhöht, statt vermindert.
Die neue Anordnung zeichnet siciumreh überaus einfachen Aufbau aus, ihre Reizschwelle kann durch Einbau einer Rückkopplung erheblich vermindert werden.
Mit besonders gutem Erfolg wird die Regelung im Gleichrichter selbst vorgenommen indem die Empfindlichkeit der Gleichrichtung in Abhängigkeit von der mittleren Trägerwellenamplitude beeinflusst wird. Dies geschieht zweckmässig in der Weise, dass einer in die zur Gleichrichtung benutzten Entladungsbahn eingeschalteten Gitterelektrode eine von der Gleichrichterstrecke gelieferte, der Trägerwellenspannung proportionale Gleichspannung zugeführt wird. Auf diese Weise können die Vorstufen dauernd auf opti-
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maler Verstärkungswirkung eingestellt bleiben, und es entfällt die Notwendigkeit, in diesen Stufen spezielle Röhren verwenden zu müssen.
Im nachfolgenden wird diese Anwendung des Erfindungsgedankens an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Fig. 7 ist eine sieh selbst regelnde Bremsaudionschaltung dargestellt, bei der eine Röhre V mit einer beispielsweise indirekt geheizten Kathode K, einer Bremselektrode B und zwei Gitterelektroden Verwendung findet. Das der Bremselektrode benachbarte Gitter Go erhält eine hohe positive Vorspannung, während der Bremselektrode B in bekannter Weise eine geringe positive oder negative Vorspannung erteilt wird. Die vom Empfangsschwingungskreis E gelieferten modulierten Hochfrequenzschwingungen werden zwischen Kathode und Bremselektrode zur Wirkung gebracht und auf dem nichtlinearen Teil der Bremskennlinie t =, ==/') gleichgerichtet. Gleichzeitig wird der Kondensator C auf den Mittelwert der gleichgerichteten Wechselspannung Ee aufgeladen.
Die im Bremselektrodenkreis entstehenden Riehtströme übertragen sich durch Stromverteilung auf die Gitteranode GA und werden mittels des Ausgangsübertragers T abgenommen. Die Bremselektrode B wird mit der Gitteranode GA zweckmässig durch einen Kondensator G von einigen 100 cm Kapazität verbunden, wodurch erreicht wird, dass die Hochfrequenzspannung gleichzeitig auf die Bremselektrode und die positive Gitteranode einwirkt. Da die Kennlinien dieser beiden Elektroden infolge der zwischen diesen stattfindenden Stromverteilung derart verlaufen, dass eine Abnahme des Stromes der einen Elektrode einer Zunahme des Stromes der andern Elektrode entspricht, heben sich die hochfrequenten Stromänderungen gegenseitig ganz oder weitgehend auf, so dass die Belastung des die Steuerspannung liefernden Eingangskreises herabgesetzt wird.
Die Drossel D verhindert den Abfluss der Hochfrequenz in den Gitterkreis. Der Arbeitspunkt auf der Bremskennlinie wird durch den am Widerstand R entstehenden Spannungsabfall und der von dem die Gitterspannungsquelle überbrückenden Spannungsteiler P abgegriffenen Vorspannung Ew bestimmt.
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entstehende Gleichspannung dem zwischen Kathode Kund Gitteranode GA angeordneten Regelgitter G zugeführt, wobei der gewünschte Arbeitspunkt noch durch die zusätzliche Vorspannung. Ey eingestellt werden kann.
Sobald der Eingangskreis E eine Hochfrequenzspannung liefert, treten folgende Vorgänge auf : Durch den Richtstrom entsteht ein Spannungsabfall an dem Widerstand R, wodurch der Arbeitspunkt längs der für den Widerstand R gültigen Widerstandsgeraden durch das Bremskennlinienfeld wandert. Gleichzeitig erhöht sich die Spannung an dem Kondensator G und dadurch verschiebt sich
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flussung der vor der Kathode angesammelten Raumladung eine Abnahme des zur Gitteranode GA und
Bremselektrode B übergehenden Elektronenstromes, so dass die Bremskennlinien flacher verlaufen oder, mit andern Worten, die Empfindlichkeit des Bremsaudions abnimmt.
Dadurch geht aber nicht nur die dem Ausgangsübertrager T zugeführte Modulationsspannungsamplitude zurück, sondern es sinkt auch die Spannung am Kondensator G so lange, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Durch passende
Bemessung der verschiedenen Schaltelemente, insbesondere von C und R, lässt es sich erreichen, dass die niederfrequente Ausgangsspannung unabhängig von der Amplitude der dem Eingangskreis E zugeführten
Trägerwelle konstant gehalten wird, sofern die Eingangsamplitude einen durch die Reizschwelle der
Anordnung gegebenen Minimalwert überschreitet.
Natürlich kann die an dem Kondensator C entstehende Regelspannung auch noch gleichzeitig zur Regelung von vor-oder nachgeschalteten Verstärkerstufen in an sich bekannter Weise heran- gezogen werden, wodurch sich eine beträchtliche Erweiterung des Regelbereiches erzielen lässt.
Um das beschriebene Regelverfahren einwandfrei durchzuführen, soll die Gitteranode GA eine möglichst geringe Rückwirkung auf den die Kathode verlassenden Elektronenstrom ausüben. Es ist also notwendig, dass die Gitteranode einen möglichst geringen Durchgriff durch das Regelgitter besitzt.
Dieser Zustand kann dadurch erreicht werden, dass zwischen dem Regelgitter und der Gitteranode min- destens ein Schirmgitter angeordnet wird.
Eine weitere Verbesserung wird durch die Verwendung einer Röhre mit vier Gitterelektroden, einer sogenannten Hexode, erzielt. Zur Erklärung dessen wird auf die Fig. 8 verwiesen, in welcher die- selben Bezugszeichen verwendet werden wie in Fig. 7, sofern es sich um die gleichen Teile wie dort handelt.
Die Röhre V enthält die aus dem früheren Beispiel übernommenen Elektroden K. G. GA und B. Zwischen der Gitteranode GA und dem Regelgitter G befinden sich zwei weitere Gitterelektroden, von denen die dem Regelgitter G benachbarte Elektrode sa, für welche die Bezeichnung"Sauggitter"gebraucht werden soll, an eine konstante positive Spannung gelegt wird, während das der Gitteranode GA zunächst liegende Schirmgitter S auf dem gleichen oder einem wenig verschiedenen Potential wie die Kathode gehalten wird.
Man kann sich die zwischen der Kathode K und der Bremselektrode B verlaufende Entladungs-
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stellt nichts anderes als eine in Abhängigkeit von der Spannung des Regelgitters G veränderliche Elektronenquelle für den Teil R2 dar, während die Strecke R2 das Bremsaudion im eigentlichen Sinne verkörpert, wobei die Sehirmelektrode S' als Elektronenaustrittsfläelhe wirkt, also gewissermassen die Rolle
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einer Kathode übernimmt. Durch die gewählte Elektrodenanordnung wird eine Rückwirkung der an der Gitteranode auftretenden Spannungen auf den Emissionsvorgang völlig unterdrückt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Empfal1gsanordnung unter Verwendung einer in Bremsfeldschaltul1g betriebenen Entladungsstrecke als Detektor, dadurch gekennzeichnet, dass eine-im Bremselektrodenkreis der Detektorrohre erzeugte, der mittleren Empfangsamplitude proportionale Gleichspannung zur Regelung der Empfindlie. hkeit derselben Röhre bzw. eines vor-oder nachgeschalteten Verstärkersystems verwendet wird.