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Riihrensc altung fiir die Zweeke der Modulation, Demodulation, Verstärkung usw.
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seine Phase der der Lokalsehwingung im Gitterkreis entgegengesetzt sein. Die Wirkung des Signals liegt dannin einer Schwächung der Schwingung am Gitter, so dass die Schwingung durch den Anodenkreis fliessen kann und über die Rückkopplung die Stärke der Schwingung am Gitter weiterverringert, bis ein Beharrungszustand erreicht ist. DurehÄnderung der Stärke der Rückkopplung am Gitter können sehr hohe Verstärkungsgrade bis zur Leistungsgrenze der Röhre erzielt werden.
Die volle Rüekkopplungswirkung kann ohne Übersteuerung der Röhre erreicht werden, während bei den bekannten Verfahren die Röhre, lange bevor die vollen Möglichkeiten der Rückkopplung erreicht sind, in Selbstsehwingungen geraten würde. Gesetzt den Fall, dass die Rüekkopplungsspannung am Gitter O'a der Spannung des aufgedrückten Signals beträgt, so wird am Gitter eine Spannung aufgebaut, die 1 + 0'5 + 0'25 -1- 0'125 usw.. d. h. im Grenzfalle 2 beträgt, die Verstärkung ist also 2 : 1. Beträgt die Rückkopplungsspannung Ò'999 der aufgedrückten Signalspannung, so würde das Verstärkungsverhältnis 1000 : 1 sein.
Dies ist nur aus dem Grunde möglich, weil die Vorrichtung bestrebt ist, selbsttätig und augenblicklich die Verstärkung zu unterbrechen, d. h. wenn das aufgedrüekte Signal aufhört, kehrt sie sofort in den normalen, unwirksamen Betriebszustand zurück, so dass die Schwingung bis zu einem Punkte nicht auftreten kann, in dem das aufgedrückte Signal plus Rückkopplungsverstärkung nicht stärker ist als die dem Gitter der Röhre mitgeteilte Lokalsehwingung.
Zur Anwendung der Erfindung in drahtlosen Empfangsgeräten ist es erforderlich, eine richtige und gleichbleibende Phasenbeziehung zwischen der empfangenen Frequenz und der Lokalfrequenz herbeizuführen. Diese Bedingung kann leicht durch Änderung der Frequenz des lokalen Sehwingungserzeugers, der das ganze Gerät beaufschlagt, erfüllt werden, der auf die ankommende Frequenz abgestimmt wird. Hiedureh ist die Hauptabstimmung gegeben. Die Phase der ankommenden Frequenz kann nicht selbsttätig geändert werden, jedoch die Phase des lokalen Schwingungserzeugers. Aus diesem Grunde wird die ankommende Frequenz dem Schwingungserzeuger mitgeteilt.
Selbst wenn die Empfangsfrequenz sehr schwach ist, zieht sie die lokalen Schwingungen in Phase mit sich und hält hiedurch die Phase des lokalen Schwingungserzeugers in der richtigen Beziehung zu den Empfangsschwingungen.
Die genannte Bedingung braucht nur bei drahtlosen Empfangsgeräten erfüllt zu werden. Bei Sendern und Verstärkern ist das Erfordernis einer Phasenstellung zu Aussenfrequenzen nicht gegeben.
Bei Verstärkern für mehr als eine Frequenz, beispielsweise für Telephonie, muss die Lokalfrequenz höher sein als die höchste zu verstärkende Frequenz, und die zu verstärkenden Frequenzen müssen eine Modulation der Lokalfrequenz darstellen. Für Gleichstromverstärker muss die Lokalfrequenz ebenfalls ausreichend hoch sein.
Die Verstärkerröhre kann auch mit einer Signalstärke gesteuert werden, die zuzüglich der Rückkopplungsverstärkung grösser ist als die Stärke der dem Gitter mitgeteilten Lokalschwingung. In diesem Falle wird die Röhre, beginnend mit Nullsignal am Gitter und Steigerung der Signalspannung auf ein Maximum, über einen Bereich betrieben, der doppelt so gross ist als der oben erläuterte, da die wirksame Spannung am Gitter durch Steigerung der Signalstärke zum Nullpunkt geschwächt wird, worauf eine weitere Steigerung der Signalstärke die Schwingspannung in die umgekehrte Phase zur
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stärke in diesem Kreise wächst vielmehr von Null bis auf das Maximum, das die Röhre bewältigen kann.
Die ganze Wirkung ist, was die Verstärkung anbetrifft, genau die gleiche wie in den zuerst beschriebenem Falle, jedoch kann eine gewisse Neigung bestehen, dass die Röhre in Selbstsehwingungen gerät, wenn sie sieh der höchsten Ausgangsleistung nähert.
In den meisten Fällen ist irgendeine Form einer Gleichrichtung erforderlich. Es liegt in der Art der Gleichrichtung, dass eine Niederfrequenzverstärkung erübrigt wird. Der Gleichrichter wirkt, wenn er durch eine Röhre gegeben ist, als Anodenkniekgleiehrichter ; die Lokalfrequenz wird auf das Gitter aufgedrückt. Gesetzt den Fall, die Röhre arbeitet an dem unteren Knick ihrer Kennlinie. Wenn die Lokalfrequenz verstärkt wird, so wird die mittlere Anodenstromstärke gleichfalls bis zu einem Punkt gesteigert, in dem der Anodenstrom seinen Höchstwert besitzt. Dieser Punkt entspricht der normalen Stärke der auf die Gleiehriehterröhre aufgedrüekten Lokalfrequenz.
Wenn nun ein Signal gleicher Frequenz, jedoch umgekehrter Phase wie die Lokalfrequenz auf das Gitter gelangt, so wird in ähnlicher Weise, wie bereits bezüglich der Verstärkerröhre beschrieben, die Stärke der Schwingung am Gitter der Gleichrichterröhre vermindert und der mittlere Anodenstrom gleichfalls proportional geschwächt.
Wenn sich das Signal, beispielsweise als spraehmodulierte Frequenz, verändert, so enthält der Anodenstrom der Gleichrichterröhre die Sprechfrequenzen. Bei drahtloser Telephonie ist zu den Zeitpunkten, in denen keine Sprache übertragen wird, lediglich die Trägerfrequenz vorhanden ; der Anodenstrom der Gleichrichterröhre besitzt dann seinen halben Wert, was durch Einregelung des Verstärkungsgrades oder anderer äquivalenter Mittel erreicht wird. Die Röhre arbeitet also um ihren normalen Punkt, als wäre sie ein Niederfrequenzverstärker. Die Sprachsignale im Anodenkreis können so stark sein, wie es die Leistungsfähigkeit der Röhre zulässt.
Wenn die Röhre voll ausgesteuert ist, ist eine weitere Niederfrequenzverstärkung überflüssig, da die ganze Verstärkung bei der Frequenz der Lokalschwingung stattfindet und diese Verstärkung, wie beschrieben, auf einen Punkt eingeregelt werden kann, in dem der Gleichrichter die Niederfrequenz bis zur Leistungsgrenze der Röhre abgibt.
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Hiedurch ist eine absolut verzerrungsfreie Verstärkung möglich, da die ganze Verstärkung bei einer Frequenz stattfindet und diese Frequenz normalerweise wesentlich höher ist als die im Ausgangs- kreis der Gleichrichterröhre vorhandenen höchsten Niederfrequenzschwingungen.
Eine andere Möglichkeit der Gleichrichtung ist in zwei Elektronenröhren oder in einer mit zwei
Gittern und zwei Anoden versehenen Röhre gegeben. Die Anoden sind in einen Kreis parallel zu dem
Kathodenkreis geschaltet, und die Gitter werden mit den Lokalschwingungen und Signalen in entgegen- gesetzter Phase beaufschlagt. Durch geeignete Polarität und Einstellung der Vorspannung der Gitter wird Ganzwellengleichrichtung erreicht.
Der Erfindungsgegenstand besteht in der Anwendung auf drahtlose Empfänger aus einem
Schwingungserzeuger, der durch die empfangene Trägerfrequenz in der Phase gesteuert und auf jene abgestimmt ist, einem Verstärker mit Verstärkerrückkopplung, der in der beschriebenen Weise durch die Lokalschwingung voll beaufschlagt ist, und einem Gleichrichter, dessen Gitterkreis gleichfalls der
Lokalschwingung voll aufgedrückt wird und Spreehströme od. dgl. in seinem Ausgangskreis liefert.
Ein Verstärker besteht für jede Verstärkung, wie für Gleichströme, Wechselströme, Sprech- ströme u. dgl., aus einem Schwingungserzeuger, Verstärker und Gleichrichter und Anordnungen, die dem Gitter des Verstärkers die zu verstärkenden Ströme als Modulation der Lokalfrequenz oder derart mitteilen, dass sie die Lokalfrequenz in dem gesamten Gitterkreis modulieren.
Ein Spezialverstärker für den Lokalfrequenzen gleiche Frequenzen besteht aus einem Sehwin- gungserzeuger und einem Verstärker ; ein Gleichrichter ist nicht erforderlich. Die zu verstärkenden
Ströme werden unmittelbar auf das Gitter aufgedrückt.
Bei drahtlosen. Sendern ist ein Sehwingungserzeuger, der durch den Hauptschwingungserzeuger gegeben sein kann, und ein Verstärker erforderlich sowie Mittel, durch welche die zu übertragenden
Signale dem Gitter des Verstärkers mitgeteilt werden, sei es als Modulation der Lokalfrequenz oder derart, dass diese Frequenz im Gitterkreise des Verstärkers moduliert wird.
Wie oben beschrieben, wird nur eine Verstärkerröhre bei den verschiedenen Anordnungen verwendet ; es ist jedoch möglich, eine beliebige Zahl dieser Röhren bei ähnlicher Anordnung und Betriebsweise in Kaskadenschaltung zu verwenden, um höhere Verstärkungen bis zu jedem beliebigen erforderlichen Betrage zu erreichen, der naturgemäss durch die Stärke der Lokalschwingungen und die Leistungsfähigkeit des Gerätes begrenzt ist.
In der bisherigen Beschreibung ist nur eine Lokalfrequenz erwähnt worden, es ist jedoch möglich, Verstärker und Gleichrichter durch einen oder mehrere lokale Sehwingungserzeuger gleichzeitig mit jeder beliebigen Zahl von Frequenzen oder einem Frequenzbande zu beaufschlagen. Die Verstärkung und Gleichrichtung kann gleichzeitig mit irgendeiner Zahl von Frequenzen erfolgen ; wenn beispielsweise das Gerät mit dem vollen Bereich von Sprachfrequenzen beaufschlagt ist, die gleiche Stärke besitzen, so können Sprechströme unmittelbar ohne Gleichrichtung verstärkt werden. Auch können zwei Lokalfrequenzen, die durch einen Schwingungserzeuger erzeugt werden, Anwendung finden, um die Verstärker-und Gleichrichterröhre gleichzeitig oder intermittierend zu beaufschlagen.
Es können dann drahtlose Signale jener zwei Frequenzen empfangen und durch die gleichen Verstärker gleichzeitig verstärkt werden, jedoch könnten für jede der Frequenzen getrennte Gleichrichter Anwendung finden.
Eine Abänderung der letztgenannten Möglichkeit ist für gleichzeitige Zweiwegverbindung anwendbar ; der eine Weg ist durch die eine Frequenz und der andere durch die zweite Frequenz gegeben. Auch können für jeden Weg zwei Frequenzen verwendet werden, beispielsweise für mit Fernsehen kombinierte Telephonie auf zwei Wegen.
Ein Verfahren zur Mehrfachzweiwegtelephonie,-telegraphie oder kombinierte Telephonie und Telegraphie u. dgl. ist dadurch gegeben, dass eine Mehrzahl geeigneter Lokalfrequenzen verwendet wird. Für jede Station werden einige der Frequenzen für das Senden und die andern für den Empfang angewendet, jedoch müssen die Sendefrequenzen einer Station die gleichen sein wie die Empfangsfrequenzen der andern. Wesentlich ist, dass bei den Sendefrequenzen jeder Frequenz eine eigene Modulationsanordnung zugeordnet ist, die jedoch nicht besonders stark zu sein braucht, und zu jeder Empfangsfrequenz ein besonderer Gleichrichter vorhanden ist, der nur mit dieser Frequenz beaufschlagt ist oder nur durch Signale dieser Frequenz betätigt wird. Der übrige Teil der Geräte kann für alle Sende-und Empfangsfrequenzen gemeinsam sein.
Auch kann ein Teil des Gerätes gemeinsam für alle Sendefrequenzen und ein anderer gemeinsam für alle Empfangsfrequenzen dienen.
Bei Empfängern nach der Erfindung ist es zweckmässig, wenn auch nicht wesentlich, dass die Lokalfrequenz der ankommenden Trägerfrequenz gleich ist, da sonst eine feste Lokalfrequenz anwendbar ist und die ankommende Trägerfrequenz durch eine zweite veränderliche Lokalfrequenz derart überlagert werden kann, dass die resultierende Frequenz der festen Lokalfrequenz gleich ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise schematisch veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Verstärkerschaltung nach der Erfindung, Fig. 2,2 (t und 2 b Kurven für die Wirkungsweise und Einstellung der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Verstärkersehaltung nach der Erfindung ohne Verwendung von Gleichstrom, Fig. 4 die Schaltung eines dreistufigen Verstärkers nach der Erfindung, Fig. 5 die schematische Anordnung eines Teils eines bekannten drahtlosen Empfängers als Vergleichsbeispiel.
Fig. 6 eine Gleichrichteranordnung nach der Erfindung, Fig. 7,7 a und 7 b Kurven für die
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Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 6, Fig. 8 eine weitere Gleiehrichteranordnung na, ? h der Erfindung, Fig. 9 eine Verstärkeranordnung nach der Erfindung für normale Zwecke, Fig. 10 eine Modulationsanordnung für die Verwendung mit dem Verstärker nach Fig. 9, Fig. 11 einen Schwingungserzeuger nach der Erfindung, Fig. 12 einen drahtlosen Empfänger, Fig. 13 einen drahtlosen Empfänger für Mehrfachempfang, Fig. 14 einen Sender nach der Erfindung.
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Enden mit Klemmen 7 verbunden sind. An die Klemmen 7 wird eine Lokalschwingung gelegt, deren Frequenz gleich der Frequenz der zu verstärkenden Schwingung ist.
Der Anoden-Kathoden-Kreis wird durch einen Kontakt 8 vervollständigt, der mit der durch eine Heizbatterie 10 beheizten Kathode 9 verbunden ist. Das Gitter 11 ist durch eine Spule 12, eine an die Klemmen. H angeschlossene nicht dargestellte Anfangsvorriehtung und eine Vorspannungsbatterie 14 an das Ende der Impedanz 6 angeschlossen, das dem an die Anode angeschlossenen Ende entgegengesetzt ist. Die Stellung des Kontakts 8 längs der Impedanz 6 ist derart, dass, wenn auf die Klemmen 1. 3 kein Signal aufgedrückt wird, die Spannung der dem Gitter 11 aufgedruckten Lokalschwingung umgekehrt zu der an der Anode liegenden Spannung ist und einen solchen Wert besitzt, dass sie den Durchgang der Lokalschwingung durch den Anodenkreis verhindert.
Da in diesem Fall kein Lokalschwingungsstrom durch die Röhre hindurchgeht, besitzt die Spule. 3 keine Rückkopplungswirkung auf den Gitterkreis ; die Spule 4, die in der Praxis an irgendeinen weiteren Kreis angekoppelt ist, bleibt gleichfalls unwirksam. Wenn auf die Klemmen leine Empfangssehwingung gelangt, deren Frequenz gleich der an den Klemmen 7 der Impedanz 6 liegenden Lokalschwingungist und deren Phasenverschiebung gegenüber der Lokalschwingung im Gitterkreisiso beträgt, so wird die. resultierende Sehwingspannung am Gitter 11 herabgesetzt, so dass ein Lokal- sehwingungsstrom durch die Spulen 4 und 3 und die Röhre 1 fliessen kann.
Die Spule. 3 beeinflusst die Spule 12 und bewirkt eine weitere Herabsetzung der an dem Gitter 11 liegenden Schwingspannung, wodurch wiederum die Stärke des Schwingstromes in dem Anodenkreis erhöht wird, die ihrerseits wieder die Sehwingspannung an dem Gitter 11 vermindert usw., bis, richtige Einstellung vorausgesetzt, ein fester Wert erreicht ist.
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Polarisierungsenergie erfordert, die an die Klemmen 7 gelegt wird. Die einseitig gerichtete Polarisierungsenergie kann fortgelassen werden, wenn eine nicht einseitig gerichtete Vorrichtung verwendet wird wie die nach Fig. 3, bei welcher zwei Dreielektrodenröhren 1 und 1 a verwendet werden.
Für die Röhre 1 und die damit zusammenhängenden Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1, während die zu der Röhre 1 gehörigen Teile durch die entsprechenden Ziffern mit dem Zusatz a gekennzeichnet sind. Der Einlass ist durch die Vorrichtung 1. 3 und der Auslass durch die Klemmen 4 b gegeben.
Bei der Verwendung der Schaltung nach Fig. 1 zur Modulation in einem Sender ist das Mikrophon, die Photozelle od. dgl. zwischen die Klemmen 1. 3 geschaltet, und die Spule 4 wird an die Antenne oder einen davorliegenden Verstärker gekoppelt. Der Kontakt 8 an der Impedanz 6 wird so eingeregelt, dass, wenn keine Veränderung in der Impedanz (Mikrophon od. dgl.) 1. 3 stattfindet, die Spannung der an die Klemmen 7 geschalteten Lokalsehwingung am Gitter 11 umgekehrt ist gegen- über der Anode 2 und einen solchen Wert besitzt, dass die Lokalschwingung nicht durch den Anodenkreis fliesst. Da in diesem Fall kein Lokalschwingungsstrom durch die Röhre hindurchgeht, ergibt die Rückkopplungsspule 5 keinen Rückkopplungseffekt auf den Gitterkreis, und die Spule 4 ist dementsprechend unwirksam.
Wenn nun die Impedanz 1 : 3 beispielsweise durch Besprechen des Mikrophons verändert wird, so ändert sich die Schwingspannung am Gitter 11, und die bestehende Kompensation wird gestört. Infolgedessen fliesst ein Schwingstrom durch die Spulen 4 und 3 und die Röhre 1. Die Spule. 3 beeinflusst nun die Spule 12, bewirkt eine weitere Herabsetzung der Sehwingspannung am Gitter 11 und dementsprechend eine Vergrösserung des Schwingstromes im Anodenkreis, der nun wiederum die Schwingspannung am Gitter 11 weiterhin vermindert und so fort, bis ein stabiler Zustand erreicht ist, vorausgesetzt, dass die Einstellungen richtig vorgenommen wurden.
Die auf diese Weise frei werdende Energie ist ausserordentlich gross, da keine Gefahr besteht, dass die Röhre in Selbstschwingungen kommt, insbesondere da Gitter-und Anodenkreise nicht selbstschwingend sind.
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ganze abgestimmte Kreis besteht aus der Induktanz 24, die parallel zu der Kapazität : 25 liegt, der Antennen-Erd-Kapazität, der Gitter-Kathoden-Kapazität und der Gitter-Anoden-Kapazität in Reihe mit der komplexen Anordnung von Induktanzen und Kapazitäten des Anoden-Kathoden-Kreises. Zum Zwecke der Erläuterung sind im folgenden jedoch nur die Induktanz 24 und der Kondensator 25 in Betracht gezogen.
Naturgemäss treten in dem abgestimmten Kreise Verluste auf, und wenn ihm ein Schwingpotential aufgedrückt und dann wieder entfernt wird, so klinkt die Schwingenergie in dem Kreise nach einem bestimmten Gesetz ab, das durch das logarithmische Dekrement des Kreises bestimmt ist. Mit andern Worten, bei jeder Schwingungsperiode geht ein gewisser Prozentsatz an Schwingenergie verloren. Um die Schwingenergie in dem Kreise auf einem konstanten Wert zu erhalten, muss der Verlust durch irgendeine äussere Quelle ausgeglichen werden. In Fig. 5 ist diese äussere Quelle durch das empfangene Signal gegeben, und bei der drahtlosen Telephonie muss, da der Verlust in dem Kreise konstant ist, ein bestimmter konstanter Anteil der empfangenen Schwingenergie zum Ausgleich dieses Verlustes aufgewendet werden.
Eine modulierte Schwingung kann als Resultierende eines konstanten Anteils und eines veränderlichen Anteils an Sehwingenergie betrachtet werden. Der ganze konstante Anteil wird durch den abgestimmten Schwingungskreis verzehrt, um seine Schwingungenergie konstant zu erhalten. Hieraus ist ersichtlich, dass, wenn der Kreis Energie im Betrage von 1% pro Periode der Schwingung verliert, der Betrag an Schwingenergie in dem abgestimmten Kreis während seiner Wirkung 100mal so gross sein muss als die ihm mitgeteilte mittlere Sehwingenergie.
Die aufgedrückten und aufrechterhaltenen Schwingenergien können als Schwingpotentiale längs der Induktanz 24 betrachtet und gemessen werden. Wenn die empfangene Schwingung in einer modulierten Schwingung besteht, kann sie als dem abgestimmten Kreis aufgedrücktes veränderliches Schwingpotential betrachtet werden, das dementsprechend bestrebt ist, den Betrag an Schwingenergie in dem Kreise zu verändern. Dies ist nur durch Abgabe oder Aufgabe von Schwingenergie möglich. Die Abgabe kann nur zu einem festen Betrag erfolgen, und umgekehrt muss die Aufgabe auch mit jenem Betrage stattfinden. Sollten sich die aufgedrückten Schwingspannungen mit einem grösseren Betrage ändern, so ist der Schwingungskreis nicht in der Lage, schnell genug hierauf zu antworten, so dass ein Verlust an Signalstärke eintritt.
Der Betrag, mit dem gewöhnliche abgestimmte Kreise ihre aufrechterhaltene Schwingenergie ändern können, ist so klein, dass sie vollkommen nur auf diejenigen Änderungen einer Schwingung antworten können, die durch die niedrigsten Modulationsfrequenzen kleiner Amplitude gegeben sind, d. h. sehr kleine Änderungsbeträge. Beim Erfindungsgegenstande gleicht die zu verstärkende Schwingung nicht die Verluste aus, da die Verluste am grössten in dem Gitterkreis nach Fig. 1 sind, wenn jene Schwingung ihre Nullintensität besitzt ; die Verluste werden dann völlig durch die lokale Schwingungsquelle ausgeglichen. Die Verluste werden kleiner mit wachsender Stärke der zu verstärkenden Schwingung bis zu einem Punkt, in dem die Lokalschwingung und die zu verstärkende Schwingung gleiches Potential im Gitterkreis besitzen.
Bis zu diesem Punkte werden alle Verluste von der lokalen Sehwingungsquelle ausgeglichen, und es ist zweckmässig, die zu verstärkenden Schwingungen im Gitterkreis niemals einen grösseren Wert erreichen zu lassen als diesen angegebenen, da sonst die Verluste teilweise durch die zu verstärkende Schwingung mitgedeekt werden (der Hauptteil wird auf dem Wege über die Rückkopplung durch die lokale Schwingungsquelle ausgeglichen), und das Ergebnis ist eine nichtlineare Verstärkung. Was die zu verstärkende Schwingung anbetrifft, so sind die nach der Erfindung verwendeten Vorrichtungen und Kreise ausschliesslich spannungsbetätigt, so dass grosse Verstärkungen und grosse Trennschärfen erzielt werden können.
Eine Schwingung, die eine von der Lokalschwingung etwas abweichende Frequenz besitzt, ruft eine zu vernachlässigende Wirkung hervor, besonders wenn es sich um Anordnungen nach Art der in Fig. 3 dargestellten handelt. Um in diesem Sinne eine möglichst gute Wirkung zu erzielen, ist es zweckmässig, die Induktanzen und Kapazitäten in den Kreisen so klein wie möglich zu machen. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 3 und 4 ist die Rückkopplung nicht wesentlich, obgleich ohne Rückkopplung die Verstärkung wesentlich kleiner ist. Auch braucht es sieh nicht um eine induktive Rückkopplung zu handeln, da Widerstandsund Kapazitätskopplungen und Kombinationen von induktiven Widerstands-und Kapazitätskopplungen in bekannter Weise verwendet werden können.
Die Anordnungen nach Fig. 1, 3 und 4 können auch unter entsprechender Anpassung für drahtlose Sender verwendet werden. Beispielsweise kann in Fig. 1 eine mit den Sprachfrequenzen ver- änderte Impedanz, wie ein Kondensator-oder Widerstandsmikrophon, an die Klemmen 13 und ein Antennensystem an die Klemmen der Spule 4 angeschlossen oder mit diesen gekoppelt werden, so dass ein Telephonsender entsteht. Auch können die Klemmen 13 miteinander verbunden und das Mikrophon über die ganze Impedanz 6 oder einen Teil derselben zwischen Kontakt 8 und das mit dem Gitter 11 verbundene Ende der Impedanz 6 geschaltet werden. In diesem Falle ist es zweckmässig, einen mittleren Schwingstrom durch den Anodenkreis durch Verringerung der Sehwingvorspannung am Gitter 11 fliessen zu lassen.
Für grosse Leistungen kann die Spule 4 an den Gitterkreis einer geeigneten Senderöhre oder einer Gruppe von Senderöhren gekoppelt werden.
Wenn die Verstärkeranordnungen nach Fig. 1, 3 und 4 für drahtlosen Empfang verwendet werden, kann der Auslass an eine Gleichrichterröhre zur Gleichrichtung der Schwingungen angekoppelt werden und darauf in bekannter Weise eine Niederfrequenzverstärkung folgen. Die Verstärkeranord-
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nungen nach der Erfindung können jedoch auch derart verwendet werden, dass die ganze Niederfrequenz- verstärkung oder ein Teil derselben durch den Gebrauch besonderer Gleichrichteranordnungen erübrigt wird.
Eine derartige Anordnung ist in Fig. 6 veranschaulicht, in der 28 die Gleichrichterröhre ist, die mit ihrem Gitter 29 über eine Einlassvorrichtung 30 an die Heizkathode. 34 angesehlossen ist. Die
Einlassvorrichtung ist mit dem Auslass einer Verstärkerstufe nach Art der in Fig. 1 dargestellten gekoppelt. 31 ist eine Vorspannungsbatterie und, 32 eine Impedanz, an deren Enden die durch eine an die Klemmen 33 angeschlossene Quelle erzeugte Lokalschwingung gelegt ist. Es wird von einer
Anodenknickgleichrichtung Gebrauch gemacht, die Batterie, 31 erteilt dem Gitter 29 ein negatives
Potential, so dass der Anodenstrom etwa die Stärke : 39 der in Fig. 7 dargestellten Kennlinie. 38 besitzt.
In Fig. 7, 7 a und 7 b veranschaulicht die Linie 40 den Anodennullstrom. Wenn die Lokalsehwingung an das Gitter 29 der Röhre 28 (in Fig. 6) gelegt wird und die Gleichstromgittereinstellung der Linie 39 (in Fig. 7) entspricht, richtet die Röhre die durch die Kurve 41 (in Fig. 7 a) dargestellte Lokalsehwingung gleich, so dass der Anodenstrom durch die Halbperioden 42 gegeben ist. 4.'3 sind die unterdrücken
Halbperioden.
Bei neuzeitlichen Röhren zeigt die Anodenstromkennlinie, dass der Strom hohe Augenblickwerte, wie durch den gestrichelten Teil der Kurve 38 in Fig. 7 dargestellt, erreichen kann ; die Höchstenergieabgabe ist jedoch begrenzt, so dass ein unveränderlicher Anodenstrom, wie durch die Linie 44 veranschaulicht, einen gewissen Wert nicht Überschreiten darf. Die Stärke der aufgedrückten Lokalschwingung ist daher derart, dass der mittlere Anodenstrom nicht die Höhe 44 überschreitet.
Wenn eine Schwingung an den Gitterkreis der Röhre (in Fig. 6) über den Einlass 30 gelegt wird, so besitzt sie eine Frequenz, die gleich der Frequenz der Lokalschwingung ist, jedoch eine Phase, die gegenüber der Phase der Lokalschwingung um 1800 verschoben ist. Die angelegte Schwingung ist bestrebt, die Stärke der an dem Gitter liegenden Lokalschwingung zu verringern, sie schwächt dementsprechend den mittleren Anodenstrom. Bei drahtlosem Telephonempfang ist die Verstärkung in der Verstärkerstufe derart eingeregelt, dass der mittlere Anodenstrom für die unmodulierte Trägerschwingung durch die Linie 45 gegeben ist entsprechend dem Mittelpunkt des verwendbaren geradlinigen Teiles der Kennlinie 38 in Fig. 7.
Wenn die empfangene Trägerschwingung moduliert ist, ändert sich der mittlere Anodenstrom mit der Modulation, wie durch die Kurve 46 in Fig. 7 b veranschaulicht.
Die Kurve 46 stellt eine Niederfrequenz dar, d. h. eine Sprechfrequenz in der drahtlosen Telephonie.
Wenn die Kurve 46 sich zwischen den Linien 89 und 44 des Anodenstromes ändert, muss die empfangene Trägerschwingung zu 100% ausmoduliert sein, das empfangene Signal kann daher die Amplitude von 46 nicht überschreiten. Weiterhin muss die Röhre, da die Kurve 46 eine Sprechfrequenz darstellt, bei jener Frequenz voll ausgesteuert sein, eine grössere Leistung kann ohne Verzerrung nicht erzielt werden. Hieraus ist ersichtlich, dass eine Niederfrequenzverstärkung nicht erforderlich ist, da die Röhre 28 in Fig. 6 entsprechend jeder gewünschten Leistung bemessen sein kann.
Die Lokalschwingung kann dem Anodenkreis mit oder ohne Batterie. 3 ?' aufgedrückt werden.
Im letztgenannten Falle kann die Batterie 31 verkleinert werden oder ganz fortfallen. Die Gesamtenergie für den Anodenkreis der Röhre wird jedoch dann durch die Lokalschwingung gedeckt, was nicht immer wünschenswert ist.
Die Anordnung nach Fig. 6 ergibt eine Halbwellengleichriehtung der Schwingung, jedoch kann eine Ganzwellengleichrichtung durch eine abgeänderte Anordnung erzielt werden, wie sie beispielsweise in Fig. 8 dargestellt ist. Der Niederfrequenzauslass erfolgt bei beiden Anordnungen an den Klemmen. 36.
Zwischen den Anoden-und Gitterkreisen der Gleiehrichterröhre kann eine Rückkopplung verwendet werden, obgleich dies mit Rücksicht auf den in den Verstärkerstufen erreichbaren hohen Verstärkungsgrad weder ratsam noch notwendig ist, der in sehr weiten Grenzen durch eine einfache Einstellung der Rückkopplung in einer oder mehreren Verstärkerstufen verändert werden kann.
Eine mit einer Gleiehrichterstufe gekoppelte Verstärkerstufe entsprechend Fig. 1 und 6 ist in Fig. 9 veranschaulicht, die eine ausserordentlich zweckmässige Anordnung zur Verstärkung irgendwelcher elektrischer Ströme darstellt, vorausgesetzt, dass die Frequenz der Lokalschwingung in ausreichendem Masse grösser ist als die Frequenz der Änderungen der zu verstärkenden Ströme.
Die Anordnung kann
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Die Erfindung lässt sich daher mit Vorteil auch in Messvorriehtungen, in Vorrichtungen zur Sprechfilm- aufzeichnung und-wiedergabe, zur Spreehmaschinenaufzeichnung und-wiedergabe, in Rundsprueh- anlagen u. dgl. verwenden, da die Verstärkung keine so grosse Verzerrung ergibt wie die bekannten Verfahren und der erreichbare Verstärkungsgrad selbst mit nur einer einzigen Verstärkerstufe ausserordentlich hoch ist.
Bei der in Fig. 9 dargestellten Anordnung wird die Lokalschwingung an die Klemmen 48 und durch den Transformator 47 an die Kreise der Röhren 1 und 28 gelegt. Die zu verstärkenden Ströme können in beliebiger Weise an die Klemmen M geschaltet werden. In allen Fällen müssen sie jedoch als Modulation einer Schwingung vorhanden sein, die die gleiche Frequenz besitzt wie die Lokalschwingung. Das zweckmässigste Verfahren besteht darin, die Lokalschwingung entweder in einem besonderen, an die Klemmen 18 angeschlossenen Kreis oder durch Veränderung einer an die genannten
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Klemmen angeschlossenen Impedanz zu modulieren.
Beispielsweise können die oben in Verbindung mit drahtlosen Telephonsendern nach der Erfindung beschriebenen Massnahmen in derartigen Fällen für Schallaufzeichnungs-und Rundsprucheinrichtungen verwendet werden. Eine entsprechende
Anordnung mit Kondensatormikrophon 49 ist in Fig. 9 dargestellt. Bei der Sehallplattenwiedergabe kann der Teil 49 in einer elektrischen Kondensatorschalldose bestehen, deren bewegliche Platte durch die seitens der Schallaufzeichnung beeinflusste Nadel bewegt wird. Bei der Sprechfilmsehallwiedergabe ist 49 eine Selen- oder photoele1. -trische Zelle oder eine sonstige lichtempfindliche elektrische Einrichtung.
In der gleichen Weise können zahlreiche andere bekannte Verfahren und Vorrichtungen für die gleichen
Zwecke angewendet werden.
Fig. 10 zeigt eine Anordnung, die allgemein für alle Verstärkungszwecke anwendbar ist.. 50 ist ein Modulatorrohr ; die zu verstärkenden Ströme werden über die Klemmen 57 an den Gitterkreis geschaltet. 52 ist eine Vorspannungsbatterie. Der Anodenkreis enthält die Impedanz 53, eine Batterie. 54 und die Auslassvorrichtung 55, die sämtlich zueinander in Reihe geschaltet sind. Die Lokalschwingung wird über die Klemmen 56 an die Impedanz 53 gelegt und die Auslassvorrichtung 55 an die Klemmen M nach Fig. 9 angeschlossen.
Wenn der Erfindungsgegenstand für den drahtlosen Empfang verwendet wird, ist es erforderlich, die richtigen Phasen-und Frequenzbeziehungen zwischen der empfangenen Schwingung und der Lokalsehwingung gleichbleibend aufrechtzuerhalten, um die bezüglich Fig. 1 beschriebene richtige Wirkung zu erzielen. Wie bekannt, kann die Frequenz einer empfangenen Schwingung in der Praxis sehwanken, und die Phase kann von der einer Lokalschwingung gleicher Frequenz abweichen. Es ist unmöglich, die Frequenz-oder Phasenänderungen der empfangenen Schwingung im Empfänger zu regeln, es ist jedoch möglich, Frequenz und Phase der Lokalsehwingung zu ändern. Um eine feste Beziehung zwischen der empfangenen Schwingung und der Lokalschwingung aufrechtzuerhalten, sind Mittel erforderlich, durch die die empfangene Schwingung die Lokalsehwingung steuert.
Grund- sätzlich kann dies am einfachsten durch Steuerung des Erzeugers der Lokalschwingung geschehen, der in seiner zweckmässigsten Form als bekannte Dreielektrodenröhre in Schwingschaltung ausgebildet ist.
Eine solehe Anordnung ist in Fig. 11 dargestellt, in der 56 die Dreielektrodenröhre ist, deren Anodenkreis durch die Spule 57 mit der Spule 58 des abgestimmten Kreises gekoppelt ist, der auch den veränderlichen Kondensator 59 und die Spule 60 enthält. Die Spule 60 ist mit der Spule 61 des Gitterkreises gekoppelt. In dem Gitterkreis ist auch eine kleine Spule 62 und die Vorspannungsbatterie 6 : ; und in dem Anodenkreis die Batterie 64 enthalten, die durch einen Kondensator 65 überbrückt werden.
Die Spule 62 ist mit der Spule 66 gekoppelt, in der die empfangene Schwingung enthalten ist. Wenn der Kreis 58, 59,60 einigermassen auf die Frequenz der empfangenen Schwingung in der Spule 66 abgestimmt und die Röhre bezüglich ihrer Potentiale richtig eingeregelt ist, werden Schwingungen erzeugt, die für die Zwecke der Erfindung durch Verbindung der Klemmen 67 mit den oben beschriebenen Anordnungen, beispielsweise den Klemmen 7 nach Fig. 1, verwendet werden können.
Die erzeugten Schwingungen brauchen nicht die gleiche Frequenz wie die empfangenen Schwingungen zu besitzen ; vorausgesetzt, dass der Frequenzunterschied sehr klein ist und die Konstanten der Sehwingungskreise in geeigneter Weise ausgewählt sind, ziehen die empfangenen Schwingungen die Lokalsehwingungen in bekannter Weise in die gleiche Frequenz. Ähnlich ziehen die empfangenen Schwingungen die Lokal- sehwingungen auch in Phase, so dass die erzeugten Schwingungen im Gitterkreis die gleiche Phase und Frequenz besitzen wie die empfangenen Schwingungen. Ändern sich die empfangenen Schwingungen, so folgen die erzeugten Schwingungen der Änderung ; durch geeignete Auswahl der Konstanten der Kreise kann die Nacheilung so klein gemacht werden, dass sie keine praktische Bedeutung besitzt.
Die Erfindung kann auch für zahlreiche andere Zwecke verwendet werden, da es möglich ist, die verschiedenartigsten Anordnungen von Schwingungserzeugern, Verstärkern, Gleichrichtern und Modulatoren durch verschiedenartige Zusammensehaltung derselben für besondere Zwecke unter Anwendung bekannter Prinzipien zusammenzustellen. Für Verstärkerzweeke und für drahtlosen Empfang wird im allgemeinen ein Schwingungserzeuger, ein Gleichrichter und eine oder mehrere Verstärkerstufen für jede Übertragung oder Einzelgruppe elektrischer Ströme erforderlich sein.
Auf Grund der unter Verwendung des Erfindungsgegenstandes erzielbaren ausserordentlich grossen Trennschärfe kann auch mehr als eine drahtlose Übertragung und Gruppe zu verstärkender Ströme gleichzeitig durch das Gerät verarbeitet werden, jedoch ist in diesem Falle für jede Verstärkung oder jeden Empfang ein Gleichrichter und für jede Verstärkung von Strömen, die nicht eine Modulation von Schwingungen gleicher Frequenz wie die Lokalschwingung darstellen, und für jede Sendung eine Modulationsvorrichtung erforderlich.
Weiter muss der Sehwingungserzeuger mehr als eine Schwingung liefern, oder es müssen mehrere Sehwingungserzeuger vorhanden sein, so dass für jeden Empfänger, jede Verstärkung oder Sendung eine unabhängige Schwingung bestimmter Frequenz zur Verfügung steht, jedoch ist lediglich ein Verstärker oder eine Kaskadenanordnung von Verstärkern erforderlich.
Fig. 12 zeigt eine vollständige drahtlose Empfangseinrichtung nach der Erfindung für den Empfang einer Sendung. a ist der Schwingungserzeuger, b der Verstärker, e der Gleichrichter und d sind die Mittel zur Abstimmung der Lokalsehwingung auf die Frequenz der empfangenen Schwingung ; der Sehwingungskreis ist der einzige Resonanzkreis in der ganzen Anordnung. In der Spule e ist die
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empfangene Schwingung enthalten ; ein kleiner Teil derselben ist in dem Gitterkreis der Röhre a vor- handen, um richtige Phasen-und Frequenzbeziehungen zwischen der empfangenen Schwingung und der Lokalschwingung, wie bezüglich Fig. 11 beschrieben, herbeizuführen. Wenn die Röhre a schwingt, liegt ein Schwingpotential an den Enden der Impedanz j, das der Anode der Röhre b aufgedrückt wird.
Gleichzeitig wird durch die gekoppelte Spule g ein geeignetes Schwingpotential dem Gitter der Röhre b mitgeteilt, um den Fluss eines Sehwingstromes von der Anode nach der Kathode der Röhre b, wie bezüglich Fig. 1 beschrieben, zu verhindern. Dem Gitter des Gleichrichters e wird gleichfalls ein Schwing- potential, wie bezüglich Fig. 6 beschrieben, mitgeteilt. Ein Teil der Spule e liegt in dem Gitterkreis von b, und die Phase der empfangenen Schwingung wird in diesem Kreise zu der Phase der Lokalschwingung um 180" verschoben. Die empfangene Schwingung verringert das Schwingpotential am
Gitter der Röhre b, so dass ein Schwingstrom durch diese Röhre fliessen kann und dementsprechend das Schwingpotentiallängs j und am Gitter von c herabsetzt.
Durch Rückkopplung mittels der Spule h kann das Potential auf einen gewissen stabilen Wert gesteigert werden. Das Schwingpotential am
Gitter von c ist proportional der Stärke des empfangenen Signals, der Anodenstrom der Röhre c ändert sich daher entsprechend der Modulation der Empfangssehwingung. Da die Modulation eine
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Klemmen k angeschlossen werden. Der Verstärkungsgrad kann durch Einstellung der Spule h geregelt werden. Bei der grössten Stärke der Modulation der empfangenen Schwingung liegt kein Schwingpotential an den Enden von j, die gesamte Lokalschwingungsenergie zirkuliert durch die Röhren a und b, und letztgenannte Röhre wirkt gegenüber der erstgenannten in negativem Sinne.
Die Röhren a, und b sind derart ausgewählt, dass sie geeignete Leistungsverhältnisse zueinander besitzen. Eine gesteigerte Leistung kann bei dieser Anordnung durch geeignete Einstellung des Schwingpotentials erzielt werden, das durch g dem Gitter b aufgedrückt wird. In diesem Falle, wenn keine Schwingung empfangen wird, arbeitet die Röhre b parallel zu der Röhre a zur Erzeugung des Schwingpotentials längs j. Wenn eine Schwingung empfangen wird, werden/t und g'so eingeregelt, dass für die unmodulierte Empfangsschwingung kein Schwingstrom durch b hindurchgeht und der Anodenstrom von e sieh auf einem mittleren Wert befindet.
Wenn die empfangene Schwingung durch Modulation verstärkt wird, ist die Wirkung wie oben beschrieben ; der Anodenstrom von c wird geschwächt ; wenn jedoch die empfangene Schwingung verstärkt wird, fliesst ein Schwingstrom durch b im gleichen Sinne wie durch a, wodurch das Schwingpotential i und der Anodenstrom von c erhöht wird. Auf diese Weise bewirkt die Modulation der empfangenen Schwingung abwechselnde Umkehrungen des Schwingstromes durch b. Die Anwendung dieser Anordnung für den drahtlosen Empfang, d. h. den Empfang modulierter ungedämpfter Wellen, ist sehr einfach.
Mittels d wird das Gerät auf die Trägerwelle abgestimmt, die Kopplung von g wird derart eingeregelt, dass der Anodenstrom von c sich auf einem mittleren Wert befindet, und h wird so eingeregelt, bis c mit Niederfrequenz ohne Verzerrung voll ausgesteuert ist.
Fig. 13 zeigt eine Anordnung für mehrfachen, insbesondere zweifachen gleichzeitigen Empfang.
A und B sind die Mittel zur Abstimmung der beiden Lokalschwingungen auf die beiden verschiedenen Empfangsschwingungen. C ist der lokale Schwingungserzeuger, D der Verstärker, und E und F sind die beiden Gleichrichter, je einer für jede empfangene Schwingung. Die Anodenschwingungen von E werden phasenverkehrt auf den Gitterkreis von F gekoppelt, so dass die in E behandelte Schwingung in F unterdrückt wird. In ähnlicher Weise wirkt F auf den Gitterkreis von E, um zu erreichen, dass die in F behandelte Schwingung in E unterdrückt wird. Die beiden empfangenen Signale werden an den Klemmen G und H entnommen.
Fig. 14 zeigt eine Anordnung für gleichzeitige Doppelsendung. A und B sind auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Schwingungskreise ; die in ihnen durch den Schwingungserzeuger B erzeugten Schwingungen werden durch die Mikrophone C und D moduliert, bevor sie auf den Gitterkreis des Verstärkers F gelangen. Die beiden verstärkten modulierten Schwingungen werden dann der im Antennenkreis liegenden Induktanz G zugeführt. Der Kondensator H ist derart eingeregelt, dass die Eigenfrequenz des Antennensystems ungefähr in der Mitte zwischen den Frequenzen der beiden Schwingungen liegt.
Obgleich gleichzeitig als Sender und Empfänger wirkende Geräte in einfachster Weise ausgebildet werden können, ist es mit Rücksicht auf den erheblichen Leistungsunterschied zwischen Sendern und Empfängern im allgemeinen zweckmässig, alle Sender als ein System, wie nach Fig. 14, und alle Empfänger als weiteres getrenntes System, wie nach Fig. 13, auszugestalten.
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