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Oszillaíor-Mozltllator.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator-Modulator, insbesondere für Super- heterodynempfänger.
IneinemZwischenfrequenzempfängerwirddasSignaloderdieTrägerfrequenzineinefesteZwischen- frequenz verwandelt, die dann durch besonders konstruierte Verstärker mit einer von der Frequenz des empfangenen Signals unabhängigen praktisch gleichförmigen Ausgangsverstärkung verstärkt wird.
Gewöhnlich wird dabei die Frequenz der ankommenden Signalströme mit einem örtlich erzeugten Strom, dessen Frequenz von der Frequenz der empfangenen Signale um einen bestimmten Betrag abweicht, überlagert oder moduliert. Diese Frequenzdifferenz ist die Frequenz der Zwisehenfrequenzströme, denen die Zwischenfrequenzverstärker entsprechen müssen.
Es ist vorgeschlagen worden, eine einzige Thermionenröhre zu gebrauchen, um die örtlichen
Schwingungen zu erzeugen und die ankommenden Signalströme zu modulieren. Indessen ist es schwierig, da die Frequenz, auf die die Empfänger-und die Oszillatorkreise abgestimmt werden, iiber ein breites Band variiert, einen Oszillator-Modulator herzustellen, der eine befriedigende Leistung an allen Punkten seines Abstimmbereiches besitzt und nicht an einigen Punkten des Bereiches eine Leistung hat, die eine Überlastung des Gitterkreises bewirkt und den Gitterstrom veranlasst. wodurch die Selektivität des Radiofrequenzeingangskreises herabgesetzt und eine Modulation zwischen den gewünschten und starken störenden Signalen verursacht wird.
Es ist der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung, eine Oszillator-Modulatoranordnung herzustellen. die eine wesentlich gleichförmige Übertragungsleistung über den vollständigen Abstimmungsbereich hinweg erlaubt.
Weiter wird eine Oszillator-Modulatorschaltung geschaffen, in der der Gitterkreis des Modulators an jedem Punkt des Abstimmungsbereiehes von Überlastung frei ist, um so Verlust an Selektivität und andere Überlastungseffekte zu verhindern.
Weiter gibt die vorliegende Erfindung eine Oszillator-Modulatoranordnung, die eine wirklich gleichförmige Übertragungsleistung und wirklich gleichförmige Selektivität über den ganzen Abstimmungsbereich durch Schaffung einer gleichförmigen Rückkopplungsanordnung gewährleistet, so dass die Schwingungsspannung im wesentlichen über den ganzen Frequenzbereich konstant bleibt oder so gesteuert wird, dass sie auf einen vorher bestimmten Betrag begrenzt wird.
Diese und weitere Zwecke der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen klar werden.
Nach vorliegender Erfindung ist der Oszillator-Modulator für gleichförmige Schwingleistungs- abgabe geschaltet, so dass die auf den Gitterkreis durch den Schwingkreis aufgedrückte Spannung über
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dem gleichförmigen Leistungstyp erlaubt es also. den Oszillatorstrom so zu begrenzen, dass er die Röhre nicht unwirksam macht und sie daher als ein wirksamer Detektor benutzt werden kann.
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und umgekehrt. Die kapazitive Kopplung besorgt ein fester Kondensator. der einen Teil des Schwingkreises ausmacht.
Dieser feste Kondensator hat ausserdem die Aufgabe, die Anpassung des Oszillatorkreises an den Eingangshoehfrequenzkreis zu unterstützen, um die gemeinsame Einstellung dieser zwei Kreise durch dasselbe Kontrollelement zu erlauben. was ausführlicher im nachfolgenden erklärt werden wird.
Der Schwingkreis kann mit Hilfe geeigneter Schaltungen in Verbindung mit der Anode oder der Srhirmgitterelektrode zu Schwingungen erregt werden.
Die Kopplung zwischen dem Oszillatorkreis und dem Gitterkreis der Oszillatorrohre ist so gewählt. dass das Spannungsmaximum am Röhrengitter, das durch die Kombination der Oszillatorspannung und der empfangenen Signalspannung entsteht, nicht ausreichend sein wird. um Gitterstrom zu veranlassen. Vorzugsweise wird die Rückkopplungsspule des Gitterkreises in den gemeinsamen Teil der Anoden-und Gitterkreise verlegt, der im nachfolgenden Kathodenkreis genannt wird. Dieser Kreis enthält auch einen Widerstand, der bei wachsendem Anodenstrom die negative Gittervorspannung
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erhalten wird.
Alternativ kann der Oszillatorkreis mit dem Gitter der Oszillator-Modulatoranordnung gekoppelt werden, wobei er von dem abgestimmten Eingangskreis durch einen Sperrkondensator isoliert sein kann. In diesem Falle ist eine Gitterableitung zur Kathodenzuleitung vorgesehen. Diese Anordnung verkleinert den Einfluss der Gittervorspannung auf den abgestimmten Kreis ; die Kopplung mag so eingestellt werden, dass unter Berücksichtigung der wesentlichen gleichförmigen Leistung des Oszillatorkreises die Gitterspannung niemals einen solchen Wert erreicht, dass der Kreis überlastet wird.
Auch kann der Schwingkreis zwecks Schwingungserzeugung mit dem Anodenkreis gekoppelt und mit einem Hilfsgitter der Röhre verbunden sein, um den Elektronenstrom in der Röhre in Übereinstimmung mit der Oszillatorfrequenz zu verändern und auf diese Weise die dem Gitterkreis des Modulators aufgedrückte Zwischen- frequenz zu modulieren. Es ist augenscheinlich, dass dabei die Gefahr einer Überlastung der Röhre nur gering ist und überhaupt keine Gefahr besteht, dass das Steuergitter einen Strom bekommt. was die Selektivität des Eingangskreises herabsetzen würde.
Von den Zeichnungen gibt Fig. 1 ein Schema, das eine bevorzugte Verkörperung der vorliegenden Erfindung darstellt : Fig. 2 eine Modifikation von Fig. 1. in der eine Schirmgitterkathodenrückkopplung benutzt wird. und Fig. 3 eine zweite andere Anordnung, die ein Sehirmgitterrückkopplungssystem ver- wendet. Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung mit Schirmgitteranodenrückkopplung.
Nachstehend wird Fig. 1 beschrieben:
Eine Thermioilen-Oszillatorrölire 11 ist mit dem abgestimmten Eingangskreis 1 : ; verbunden, der die Induktivität 15 und den variablen Kondensator 17 enthält. Die Induktivität 15 kann induktiv
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oder die Antenneninduktivität des Empfängers sein kann. Der abgestimmte Gitterkreis zist mit der Kathode 21 der Röhre 11 über den Widerstand 2. 3 und die Kathodeninduktivität 2. 3 verbunden. Eine Kapazität 27 liegt parallel zum Widerstand 23, um die Hochfrequenzströme kurzzuschliessen.
Der Ausg-angs1. Teis der Röhre 11 enthält eine Ausgangsinduktivität 29, die mit der Induktivität. 37 induktiv in Verbindung steht : diese gehört zum Kreis 33, der durch den Kondensator. 33 auf die Zeichenfrequenz abgestimmt wird, die durch die Kombination der örtlich erzeugten und der ankommenden Signale durch die Modulatorröhre H entsteht. Dieser Kreis kann mit einer Zwisehenfrequenzverstärker- röhre. die nicht gezeigt ist. verbunden sein. Der Ausgangskreis, der durch Kondensatoren. 37 und. 39. die hintereinander geschaltet parallel zur Induktivität 29 liegen, abgestimmt wird. wird ebenfalls in Resonanz mit der Zwisehenfrequenz gebracht.
Die Kondensatoren 37 und 39 können entsprechend einstellbare Fixkondensatoren oder auch zwecks Veränderung der Zwischenfrequenz variable Kondensatoren sein.
Der Oszillatorkreis 42 besteht aus der Induktivität dz dem Kondensator. 39 und dem veränder-
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gungskreis liegt. und die Induktivität 4. 3. und dann durch die Kapazität. 39, die dem Ausgangs-und Schwingkreis gemeinsam ist.
Die Potentialspannungen liefert die Batterie 49, die mit der Anode der Röhre 11 über die Induktivität 29 verbunden ist. Die Batterie 49 ist durch den Kondensator 41 zur Gänze und durch den Kon- densator. 38 zum Teil überbrückt. Das Schirmgitter der Röhre 11 steht mit einem Zwischenpunkt der Batterie 49 in Verbindung, um dem Schirmgitter das passende Potential zu geben. Die genauen Einzel- heilen dieses Teiles der Schaltung stellen keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.
Der Signaleingangskreis 1. 3 und der Schwingkreis 42 werden gleichzeitig durch eine gemeinsame Drehanordnung der Kondensatoren 17 und 4. abgestimmt. Die beiden Kreise sind so eingestellt. dass ihre Resonanzfrequenzen stets um einen im wesentlichen gleichen Betrag. nämlich den derZwischen- frequenz, voneinander abweichen. Die Oszillatorfrequenz ist vorzugsweise die höhere. Die zwei Abstimm-
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dadurch höher gemacht, dass die Spule 4-3 von niedrigerer Induktivität ist als die Spule 15. Mit dieser Veränderung allein jedoch würde die Frequenzdifferenz gegenüber der Resonanzfrequenz des Signaleingangskreises schwanken.
Daher wird die Differenz bei höheren Signalfrequenzen dadurch vermindert. dass die tatsächliche Minimalkapazität des Kondensators 43 und seiner zugehörigen Kreise unbedeutend grösser als diejenige des Kondensators 17 und seiner zugehörigen Kreise gemacht wird. Gleicherweise wird die Differenz bei niedrigeren Signalfrequenzen durch Einschalten des festen Kondensators 39 in
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gegenüber dem Signalkreis 7-3 wird die Frequenzdifferenz an drei Punkten des Abstimmbereiches absolut gleich der Zwischenfrequenz gemacht. Dies wird die Anpassung der Signal- und Schwingungskreise zur Festlegung der Zwischenfrequenzdifferenz genannt.
Ausgleiehskondensatoren können parallel zu einem oder beiden Kondensatoren 17 und 45 ver- wandt werden.
Die Schaltung arbeitet folgendermassen :
Der Eingangskreis 1. 3 wird auf die ankommenden Signalfrequenzen abgestimmt und gibt auf das Gitter der Röhre 11 ein gegenüber dem Potential der Kathode 21 schwankendes Potential. Der selbst vorspannende Widerstand 23 unterhält die geeignete Vorspannung des Gitters im Verhältnis zur Kathode, so dass die Röhre 11 als Modulator oder Detektor wirkt. Die auf das Gitter aufgedrückten Spannungen veranlassen eine Schwankung im Anodenstrom, der durch die Ausgangsinduktivität fliesst. und eine entsprechende Schwankung in der Spannung und dem Strom im Kreis, der die Kondensatoren. 37 und 39 und die Induktivität 47 enthält. Die Induktivität 47 steht in induktiver Beziehung zu der Induktivität 43, und ein Sehwingungsstrom wird in dem Sehwingkreis 42 hervorgerufen.
Die Frequenz dieses Schwingnngsstromes wird durch den Kondensator 4. bestimmt. Die Schwingungsspannung als Folge der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Induktivitäten 43 und 47 vermindert sich mit einer Abnahme der Frequenz, auf die der Kreis 42 abgestimmt ist. die rückgekoppelten Spannungen aber. die durch den Kondensator. 39 auf den Kreis 42 aufgedrückt werden, erhöhen sich mit einer Frequenzabnahme. Diese zwei Kopplungen sind in unterstützender Phase und durch Einstellung der Windungen in der Wicklung der Induktivitäten 4. 3 und 47 so proportioniert, dass eine im wesentlichen gleichmässige Rückkopplung im ganzenAbstimnibereich des Oszillators erreicht wird.
Es ist zu erwähnen, dass die Grössen der Induktivität 43 und des Kondensators 39 vorher durch die Forderung bestimmt sind, dass der Kreis 42 mit einer Frequenz schwingt. die um einen konstanten Betrag von der Frequenz, auf welche Kreis 13
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verändert werden. Die in diesem Kreise erzeugten Schwingungsspannungen werden auf den Kathodenkreis aufgedrückt und veranlassen eine Potentialsehwankllng zwischen dem Gitter und der Kathode in der Sehwingfrequenz. Dies erzeugt Schwankungen des Anodenstromes, die auf die gewöhnliche Art zum Schwingkreis rückgekoppelt werden.
Der Kathodenwiderstand 23 in der vorerwähnten Zeichnung, der sich in einem dem Anodenund dem Gitterkreis gemeinsamen Kreis befindet, übt eine regulierende Wirkung auf die Röhre 11 aus.
Mit andern Worten : Wenn der Anodenstrom unnötig gross wird. dient die Vorspannung, hervorgebracht durch den Fluss des Anodenstromes durch den Widerstand 23, dazu, das Gitter relativ zur Kathode 27 negativer zu machen, was den Anodenstrom verringert.
Die Kopplung zwischen den Induktivitäten 4 : J und 2 : ; ist so eingestellt. dass die Summe der Spannungen, die auf das Gitter gegenüber der Kathode durch die Oszillatorwirkung und das ankommende Signal aufgedrückt werden. das Gitter nicht veranlassen, in positiver Richtung zu schwingen und Gitterstrom zu ziehen. Wenn Gitterstrom entsteht, würde die Röhre 11 wie ein kurzgeschlossener Widerstand wirken und so die Abstimmung des Kreises 13 unempfindlich machen.
Weiterhin wird. wenn die Gitterschwankungen, hervorgerufen durch die dem Gitterkreis zugeführten
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Singals in der Röhre 11 durch den ganzen Frequenzbereich hindurch, auf dem der Kreis abgestimmt werden kann, erzielt wird.
In Fig. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen. Nummern bezeichnet : diese Schaltung ist der in
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durch den verstellbaren Kondensator : J7 auf die Zwischenfrequenz.
Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist derjenigen in Fig. l ähnlich. Die Kontrolle des Gitter-
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hat die Röhre 11 ihr Gitter 12 von dem abgestimmten Kreis 1 : ; durch den Kondensator 18 isoliert. Das Schirmgitter ist mit dem Schwingkreis 42 durch den Kondensator 40, die Induktivität 47 und den
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keine Regulierungswirkung wie in Fig. 1 ; die richtige Arbeit der Schaltung wird durch die Erzielung der gleichförmigen Rückkopplung zum Schwingkreis, ähnlich wie in Fig. 1 und 2, und durch die geeignete Auswahl des Kondensators 26 und der Gitterableitung 22 erhalten. Durch die richtige.
Auswahl dieser zwei Elemente wird das Gitter 12 verhindert, so positiv zu werden, dass genügend Gitterstrom entsteht. um ernstlich Einfluss auf die Selektivität auszuüben ; die Begrenzung der Oszillatorspannung, die auf das Gitter 12 aufgedrückt werden kann, erlaubt eine gleichmässige starke Übertragung der empfangenen
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einen abgestimmten Gitterkreis 13. einen abgestimmten Anodenkreis 28 und einen Schwingkreis 42. Der Gitterkreis enthält die Selbstinduktion 15 und den variablen Kondensator 17'und ist induktiv mit der Selbstinduktion 19. die die Ausgangsselbstinduktion eines Rundfunkfrequenzverstärkers oder die Antennenselbstinduktion eines Rundfunkempfängers sein kann. gekoppelt. Der Gitterkreis ist mit dem Gitter und der Kathode verbunden.
Letztere Verbindung geht über den bei wachsendem Anodenstrom die negative Gittervorspannung erhöhenden Widerstand 23, zu dem der übliche Ableitungskondensator 25 im Nebenschluss liegt. Der Widerstand hat ausser der üblichen Funktion die Vorspannung- des Gitters
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begrenzen. Der Widerstand liegt nicht nur im Gitterkreis, sondern auch im Anodenkreis; auf diese Avisemft eine Zunahme der Gittervorspannung, die dazu neigen könnte. den Modulator zu überlasten, eine Zunahme des Anodenstromes und eine Veränderung der Gittervorpannung hervor, die die Tendenz hat, den Anodenstrom herabzusetzen.
Der Anodenkreis enthält den abgestimmten Ausgangskreis 28, der mit der Hochspamuums- quelle 49 verbunden ist, parallel zu der der Hochfrequenzüberbrückungskondensator 41 liegt.
Der Schwingkreis 42 ist zur Erregung durch den verstellbaren Kondensator 36 mit dem Anodenkreis gekoppelt. Die Kopplung zwischen Anoden- und Schwingkreis geschieht in der Art der gleich-
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ist, deren Beschreibung deshalb hier nicht wiederholt werden soll.
Der Schwingkreis-/. ist direkt mit einem Hilfsgitter der Oszillator-Modulatorröhre 11 verbunden, wodurch diesem Gitter eine Sehwingungsspannung der Schwingungsfrequenz aufgedrückt wird. Diese sich ändernde Spannung dient zur Beeinflussung der Anodenimpedanz der Röhre und dadurch dazu, den durch den abgestimmten Kreis 13 der Röhre 11 aufgedrückten Zeichenstrom zu modulieren.
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irgendeine andere geeignete Röhre eingesetzt werden kann.
Wenn auch viele geeignete Daten für die mannigfaltigen Elemente, die die verschiedenen Kreise bilden, gefunden werden können, so sind doch beispielsweise eine Anzahl von Daten für die Elemente der Fig. 1 wiedergegeben, die sich als sehr zufriedenstellend gezeigt haben.
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<tb>
<tb> Induktivität <SEP> 25 <SEP> = <SEP> 17-5 <SEP> MIillihenry <SEP> ;
<tb> Induktivität <SEP> 43 <SEP> = <SEP> 195 <SEP> Millihenrv <SEP> ;
<tb>
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<tb>
<tb> Induktivität <SEP> 41 <SEP> = <SEP> 106 <SEP> Millihenry <SEP> ;
<tb> Koeffizient <SEP> der <SEP> Kopplung <SEP> zwischen <SEP> 25 <SEP> und <SEP> 47 <SEP> = <SEP> 48% <SEP> ;
<tb> Koeffizient <SEP> der <SEP> Kopplung <SEP> zwischen <SEP> 4.) <SEP> und <SEP> 41 <SEP> = <SEP> 71 <SEP> % <SEP> ;
<tb> Kapazität <SEP> des <SEP> Kondensators <SEP> 27=1500 <SEP> Mikronlkrofarad <SEP> ;
<tb> Widerstand <SEP> 23 <SEP> = <SEP> 10. <SEP> 000 <SEP> Ohm <SEP> ;
<tb> Kondensator <SEP> 39 <SEP> = <SEP> 732 <SEP> Mikromikrofarad.
<tb>
Mit diesen Konstanten wurde eine Röhre Typ UY-224 (amerikanische Typenbezeiclnung) verwendet ; ein im wesentlichen konstantes Übertragungsergebnis wurde erreicht, das den ganzen Rundfunkbereich bedeckte.
Wenn der Oszillator-Modulator nach dieser Erfindung auch hauptsächlich für den Zweck der Zwischenfrequenzempfänger bestimmt ist, in denen der Gitterkreis mit dem Eingang eines Empfängers oder dem Ausgang einer Frequenzverstärkerrohre und der Anodenkreis mit einem auf eine Zwischenfrequenz abgestimmten Kreis gekoppelt ist, so kann er doch in einigen andern geeigneten Schaltungen verwandt werden ; sein Gebrauch in einem Zwisehenfrequenzempfänger ist nicht als Begrenzung der Erfindung anzusehen.
Weiterhin mag darauf hingewiesen werden, dass die oben beschriebenen Verbesserungen, die sich besonders brauchbar in Hoehfrequenzschaltungen gezeigt haben, sich bezüglich ihrer Grundgedanken ebenfalls in Verbindung mit Vakuumröhrenschaltungen, die mit irgendeiner Frequenz arbeiten, verwenden lassen. So können die Grundgedanken beim Empfang von Hoehfrequenzsignalen in Verbindung mit Heterodyn-, Selbstheterodyn-oder Autodynmethoden, in denen der Oszillator-Modulator eine Hörüberlagerung erzeugt, gebraucht werden. Ähnlich kann man die Elemente der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Homodyn-oder einem Nullüberlagerungsempfänger (Zerobatempfänger) benutzen.
Oszillatoren dieses Typs sind schnell zu synchronisieren, wenn man sie annähernd auf einem Hauptoszillator oder auf eine Harmonische des Hauptoszillators abstimmt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung eines Oszillator-Modulators mit rückgekoppeltem Oszillatorkreis, insbesondere für Superheterodynempfänger mit Drei-oder Mehrelektrodenröhren, vorzugsweise Anordnung, bei der die gleiche Röhre zur Schwingungsüberlagerung und Sehwingungserzeugung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplung des Oszillatorkreises (42) aus einer induktiven (43, 47) und aus einer kapazitiven (39) Kopplung zusammengesetzt ist, die beide ihrer Grösse und Phase nach derart bemessen und eingestellt sind, dass im ganzen Abstimmbereich des Oszillators (Empfangsfrequenzbereich) die einem Gitter der Röhre (11) zugeführte Spannung der Oszillatorschwingung (Oszillatorspannung) gleichmässig hoch bleibt oder dass sie jenen Wert unterschreitet,
bei dem das Maximum der dem Steuergitter zugeführten Kombination aus Oszillatorspannung und Empfangssignalspannung einen Gitterstrom hervorruft, der die Selektivität des Gittereingangskreises vermindert oder eine Verzerrung der empfangenen Signale bewirkt.