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Überlagerungsempfänger.
Diese Erfindung betrifft Systeme für elektrischen Naehrichtenverkehr mittels Trägerwellen- zeichen, insbesondere Heterodyne-Vakuumröhren-Rundfunkempfangssysteme und ist besonders auf sogenannte"Allwellen"empfänger anwendbar, die über einen Frequenzbereich, der beträchtlich ausgedehnter als der gegenwärtige Rundfunkbereieh von 550 bis 1500 kHz ist, wirksam sind. Ein Gegenstand der Erfindung ist die Sicherung einer ziemlich konstanten Leistung über den gesamten Allwellenbereich des Empfängers.
In einem Heterodyne-System wird die Umwandlungsleistung weitgehend durch die Wirkung des Heterodyne-Oscillators bestimmt. Die Umwandlungsleistung wird als das Verhältnis der modulierten Zeichenspannung an dem Ausgang des Modulators zu der Empfangsfrequenzzeichenspannung an dem Eingang des Modulators definiert. Wenn die Schwingungsamplitude der Heterodyne-Quelle absinkt, wie es bei extrem hohen Frequenzen gewöhnlich der Fall ist, wird die Amplitude des modulierten Zeichens und somit die Umwandlungsleistung gleicherweise absinken.
Gemäss vorliegender Erfindung wird vorgeschlagen, Intensitätsvariationen der modulierten Zeichen, die sonst aus solchen Änderungen der Sehwingungsamplitude entstehen, durch Verwendung einer Vorspannung, die von den Heterodyne-Schwingungen herstammt, zu kompensieren und zu verkleinern, um automatisch die Verstärkung oder Leistung des empfangenden Systems in umgekehrtem Verhältnis zur Schwingungsamplitude zu steuern, so dass, wenn die Schwingungsamplitude absinkt, die Leistung automatisch ansteigt und so die Gesamtleistung ziemlich konstant gehalten wird.
Eine Vorspannung, die sich mit der Schwingungsamplitude ändert, wird bequem durch Verbindung einer blockierenden Kondensatornebenwiderstandskombination mit einem Gitter des Oscillators erhalten. Die so abgeleitete Vorspannung kann an die Steuerelektrode einer oder mehrerer der Empfangsfrequenz-oder Zwischenfrequenzverstärkerröhren angelegt werden, um die Zeichenverstärkung umgekehrt zu der Amplitude der Schwingungen einzustellen.
Alternativ kann das modulierende Element des Systems regenerativ gemacht werden, indem man seine Eingangs-und Ausgangskreise und die das Oseillatorgitter vorspannende Spannung, die an den Modulator angelegt wird, um die regenerative Leistung zu steuern, regenerativ koppelt. Wenn mit dieser Modifikation verschiedene Rohren für den Oseillator und Modulator verwendet werden, wird die Vorspannung an das Modulatorsteuergitter angelegt. Im Falle einer einzigen Mehrfachgitterröhre, wie z.
B. einer Hexode, die als kombinierter Oscillator-Modulator dient, in welchem Schwingungen durch den inneren Triodenteil, der die Kathode einschliesst, erzeugt werden, und Modulation durch den äusseren Tetrodenteil, der die Anode einschliesst, ausgeführt wird, wird eine virtuelle Kathode zwischen den Oseillator-und Modulatorteilen erzeugt, deren Emission automatisch umgekehrt zu der vorspannenden Spannung, die an dem Oseillatorgitter entsteht, reguliert wird. Die gegenseitige Konduktanz des äusseren Tetrodenteils und daher die regenerative Leistung variiert mit der Emission der virtuellen Kathode.
Mit irgendeiner der erwähnten Modifikationen ist, wenn die Schwingungsamplitude gross ist, die durchschnittliche negative Vorspannung, die vom Oseillator herstammt, gleichfalls gross. Dies erzeugt eine relativ niedrige gegenseitige Konduktanz in den vorgespannten Verstärker-oder Modulatorelementen, was sich in einer kleinen Leistung der Zeichen auswirkt. Umgekehrt ist, wenn die Schwingung-
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amplitude klein ist, die negative Vorspannung gleichfalls klein und die gegenseitige Konduktanz der vorgespannten Elemente entsprechend hoch, was stark erhöhte Leistung ergibt.
Durch geeignete
Proportionierung der Schaltungsteile in der Art, wie unten beschrieben, kann man durch Ändern der
Verstärkung bis zu einem gewünschten Grade Variationen in der Schwingungsamplitude kompensieren, und solches vorzugsweise, um die Gesamtleistung ziemlich konstant über einen beträchtlichen
Schwingungsamplituden-Variationsbereich zu halten.
In den Zeichnungen ist :
Fig. 1 eine Schaltung eines Superheterodyne-Empfangssystems, das die Erfindung verwendet, worin eine einzige Mehrfachgitterröhre als kombinierter Oscillator und regenerativer Modulator wirkt ;
Fig. 2 zeigt schematisch den Oseillator-Modulator-Teil eines Systems entsprechend der Fig. 1, jedoch werden getrennte Oscillator-und Modulatorröhren verwendet.
Fig. 3 und 4 sind vergleichende Leistungsaufzeichnungen, die sich auf die in Fig. 1 und 2 dar- gestellten Systeme beziehen, u. zw. zeigt für verschiedene Kapazitätswerte des Kondensators C, Fig. 3 die auf der Ordinatenachse aufgetragene Umwandlungsleistung u in Abhängigkeit von den als Abszissen aufgetragenen Schwingungsamplituden a und Fig. 4 die als Ordinaten aufgetragenen Rüekkopplungs- werte v in Abhängigkeit von der auf der Abszissenachse aufgetragenen Schwingungsamplitude a.
Fig. 5 zeigt schematisch den Oscillator-Modulator und die erste Stufe der Modulationsfrequenz- verstärkung eines Systems entsprechend demjenigen der Fig. 1, jedoch wird die Leistung des Modu- lationsfrequenzverstärkers gesteuert an Stelle der Steuerung der regenerativen Leistung des Modulators.
In Fig. 1 enthält das dargestellte System eine Radiofrequenzverstärkerstufe in Kaskaden- schaltung, Röhre V, auf welche die Oscillator-Modulator-Röhre V2 folgt, deren modulierte Leistung zu einer Zwischenfrequenzverstärkerstufe geleitet wird, Röhre V3, der ein kombinierter Detektor und eine Niederfrequenzverstärkerstufe folgt, Röhre V5, deren Leistung zu einem Lautsprecher L geleitet wird. Das System wird von der gebräuchlichen Gleichrichter-Filter-Kombination B mit Energie versehen, um den Hauswechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, der den Spannungsverteilungswiderständen D zugeführt wird. Die Art der Spannungslieferung zu den einzelnen Röhren über Leiter, wie E, ist aus der Zeichnung ersichtlich und erfordert keine besondere Beschreibung.
Die Hochfrequenzzeichen werden vom Antennenkreis 1 aufgenommen, der mit dem Eingang der Röhre Vi durch einen Transformator Ti gekoppelt ist. Das Empfangssystem enthält eine Primärspule P und eine Sekundärspule 81, abgestimmt durch einen variablen Kondensator Cl. Eine etwas ähnlich abgestimmte Transformatorkopplung T2, C2 wird zwischen den Röhren Vi und Va verwendet.
Die Sekundärspule 81 des Transformators Ti zusammen mit der Primärspule P2 und den Sekundärspulen 8z des Transformators Ts sind an Zwischenpunkten angezapft, die zu den entsprechenden Drehschaltern i, R2 und R3 führen und dazu dienen, das System auf die einzelnen aufeinanderfolgenden Frequenzbänder des"Allwellen"bereiches einzustellen. Die Drehschalterarme sind zu einer Einknopfsteuerung U1 zusammengefasst, um die gleichzeitige Einstellung aller Schaltungsteile zu ermöglichen. Die Abstimmungskondensatoren 01 und ( ? s sind ebenfalls zu einer Einknopfsteuerung Us zur gleichzeitigen Abstimmung der Kreise durch fortlaufende Abstufung über jedes Frequenzband zusammengefasst.
Gewisse Teile der Spulen 81 und ? z sind, um die abgestimmten Kreise abzugrenzen, durch halbeinstellbare Blockkondensatoren, wie 04 und 05, einzeln an Erde nebengeschlossen.
Die Röhren Vz, V3 und V4 sind, durch Transformatoren T5 und T6 gekoppelt, hintereinandergeschaltet. Diese Transformatoren sind mittels der halbeinstellbaren Kondensatoren Cs und 06, die im Nebenschluss zu den Transformatorwindungen angeordnet sind, auf die Zwischenfrequenz abgestimmt. Die Verbindungen für den Detektor V4, den Audiofrequenzverstärker Vs und den Lautsprecher L sind aus der Zeichnung ersichtlich.
Die Oscillator-Modulator-Röhre Va enthält in ihrem einzigen Glasbehälter eine Kathode K, eine Anode A und eine Mehrzahl von Gittern, die aufeinanderfolgend dazwischen angeordnet sind.
Für die Zwecke dieser Erfindung mögen ein inneres Oscillator-Gitter 4, ein Oscillator-Anoden-Gitter 5, ein innerer Schirm 6, das Zeichensteuergitter 7 und ein äusserer Schirm 8 unterschieden werden.
Um auf die Oscillator-Modulator-Röhre V2 Hochfrequenzzeichen, die auf den Antennenkreis 1 auftreffen, aufzudrücken, ist die Sekundärspule 8z des Transformators Ts mitihrer Hoehpotentialklemme an das Zeichensteuergitter 7 geschaltet, während das Niederpotentialende der Spule 8z für hohe Frequenzen durch den Nebenschlusskondensator 9 geerdet ist. Die Kathode K der Röhre V ist für Empfangs-und Heterodyne-Frequenzen durch den Nebenschlusskondensator C, der den vorspannenden Widerstand 10 nebenschliesst, geerdet.
Der innere Triodenteil der Röhre Vu, der die Kathode K und die Gitter 4 und 5 enthält, ist mittels zugeordneter Impedanzen ausserhalb der Röhre geeignet, Schwingungen von Heterodyne-Frequenz zu erzeugen. Auf diese Weise sind die Gitter 4 und 5 durch magnetisch gekoppelte Spulen P4 bzw. P5 bei 15 an Erde geschaltet. Die Kathode K ist gleichfalls, wie oben dargelegt, durch den Nebenschlusskondensator C, praktisch geerdet. Die auf diese Weise von Gittern 4 und 5 über Erde zur Kathode K führenden Kreise sind regenerativ durch die magnetische Kopplung zwischen den Spulen P4 und Ps, die passend für diesen Zweck gepolt sind, gekoppelt.
Durch diese regenerative Kopplung sollen selbsterregte Schwingungen über den"Allwellen"wirkungsbereich des Systems erzeugt und aufrechterhalten
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werden. Die Frequenz der Schwingung ist abhängig von den Grössen der Selbst-und gegenseitigen Induktionen der Spulen P4 und Ps als auch von der Stellung des Abstimmungskondensators Cider im Nebenschluss zu den Spulen Ps angeordnet ist.
Wie im Falle der Transformatoren T, und T, sind die Spulen P4 und Ps an Zwischenpunkten angezapft zu respektiven Drehschalter R4 und Kg, die zu der Einknopfsteuerung Pi zusammengefasst sind, um die Heterodyne-Frequenz dem besonderen Empfangsband anzupassen, auf welches der Empfänger
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sind mit besonderen angezapften Teilen der Spule Ps verbunden zum Zwecke der Eichung der verschiedenen abgestimmten Kreise für die Betätigung durch die Einknopfsteuerung t, die mechanisch
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In den Spulen P4 und Ps treten weitgehende Variationen in der Amplitude der Heterodyne-
Schwingungen bei Ändern der Frequenz auf. In einem gegebenen Frequenzband steigt die Schwingungs- amplitude mit der Frequenz an infolge des Ansteigens in den Selbst-und gegenseitigen Induktionen der Spulen P4 und Ps. Wenn dagegen der Arbeitsbereich von einem niedrigeren zu einem höheren
Frequenzband eingestellt wird, wird entsprechend der absinkenden Selbstinduktion und gegenseitigen
Induktion der Spulen P4 und Ps die durchschnittliche Schwingungsamplitude im allgemeinen absinken.
Dass für diese höheren Frequenzen kleinere Spuleninduktivitäten gebraucht werden, ist aus der Zeichnung ersichtlich, welche für die höheren Frequenzbereiche Spulenteile zwischen den Anzapfungen mit stets geringer werdender Windungszahl zeigt.
Durch diese oder andere Faktoren hervorgerufene Änderungen in der Schwingungsamplitude werden gemäss der vorliegenden Erfindung durch regenerative Verstärkung der modulierten Zeichen in dem äusseren Tetrodenteil der Röhre, welcher das Zeichensteuergitter 7 und die Anode A einschliesst, kompensiert, und dadurch, dass der Grad dieser regenerativen Verstärkung in umgekehrtem Verhältnis zum Wechsel in der Schwingungsamplitude variiert wird.
Diese regenerative Energieübertragung wird durch Schaltung des Zwischenfrequenz-Abstim- mungskondensators C*u von der Anode A direkt zur Kathode K ausgeführt. Die Kathode K wird bei der Zwischenfrequenz durch die Impedanz des Kondensators C7 beträchtlich über dem Erdpotential gehalten. Das Zeichensteuergitter 7 indessen wird bei der Zwischenfrequenz tatsächlich durch Spule 8z und Nebenschlusskondensator 9, welche relativ kleine Impedanzen bei dieser Frequenz haben, geerdet.
Demgemäss nehmen bei der Zwischenfrequenz die Anode A und das Steuergitter 7 entgegengesetzte augenblickliche Wechselstrompolaritäten in bezug auf die Kathode K an, was die erforderliche Bedingung für regenerative Rückkopplung ist.
Der Energieprozentsatz, der auf diese Weise regenerativ von dem Anodenkreis zum Zeichensteuergitterkreis der Röhre Vs übertragen wird, wird bestimmt durch das Kapazitätsverhältnis der
Kondensatoren all und C7 und durch gegenseitige Konduktanz zwischen dem Zeichensteuergitter 7 und der Anode A. Die schon erwähnte gegenseitige Induktion wird gemäss dieser Erfindung umgekehrt zu der Amplitude der Heterodyne-Schwingung verändert, u. zw. infolge der Aufladung des Oscillatorgitters 4 durch den Blockierungskondensator C12 und den Nebensehlusswiderstand R.
Auf diese Weise wird, wenn die Schwingungsamplitude gross ist, die durchschnittliche negative Vorspannung am Gitter 4 ebenfalls gross und die gegenseitige Konduktanz in dem äusseren Tetrodenteil der Röhre entsprechend klein. Wenn die Schwingungsamplitude abfällt, fällt das durchschnittliche negative Vorspannungspotential an Gitter 4 gleichfalls ab, demzufolge steigt die gegenseitige Konduktanz in dem äusseren
Tetrodenteil der Röhre an.
Auf diese Weise schwankt die von der Anode A zum Steuergitter 7 durch Rückkopplung übertragene Energie umgekehrt zu der Änderung der Schwingungsamplitude. Durch geeignete Proportionierung der Kapazität des Kondensators C7 im Verhältnis zu derjenigen des Kondensators Cri kaon das Umwandlungsverhältnis der Röhre Vs zwischen ihren Eingangs-und Ausgangskreisen veranlasst werden, ziemlich unabhängig von Schwankungen in der Oseillatoramplitude über den ganzen"Allwellen"bereich des Systems zu bleiben.
Fig. 2 zeigt die Erfindung, angewandt auf ein System, das eine getrennte Modulatorröhre V, und Oscillatorröhre V7 verwendet. Ankommende Zeichen werden über den Transformator T2, der eine Sekundärspule 8z hat, die durch Ca auf die Empfangsfrequenz abgestimmt wird, an das Zeichensteuergitter 6*6 des Modulators angelegt, dessen modulierte Leistung durch den abgestimmten Transformator Ts dem verbleibenden Teil des Systems zugeleitet wird. Die modulierte Leistung wird in der Röhre Vs durch die Kondensatoren Cn und C7, die wirksam zwischen die Anode As und die Kathode Ks und zwischen das Gitter Go und die Kathode geschaltet sind, regenerativ verstärkt.
In dem Oseillatorkreis ist eine abgestimmte Impedanz, die aus der Spule P4, nebengeschlossen durch den variablen Kondensator Cs, besteht, zwischen Gitter G7 und geerdete Kathode K7 der Röhre V7 geschaltet. Die Anode A7 ist über eine Spule Ps und einen Nebenschlusskondensator 16 geerdet. Spule Ps
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durch die Stellung des Kondensators C, bestimmt wird, hervorruft. Die Schwingungen werden zwischen Erde und der Kathode der Modulatorröhre V, über eine Verbindung ! y, welche eine Spule P6 enthält, die magnetisch mit den Spulen P4 und Ps gekoppelt ist, angelegt.
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Der Blockierungskondensator C", in Serie mit dem Gitter G7 der Röhre V7, und der Nebenschlusswiderstand R zwischen Gitter und Kathode der Röhre V7 schaffen eine Vorspannung, die von der Schwingungsamplitude herstammt, welche über eine Verbindung 18 zum Zeichensteuergitter G des Modulators geleitet wird. Diese Verbindung enthält Serienwiderstände R2 und Ra, deren Zwischen- ) punkt durch einen Nebenschlusskondensator 01S zur Aussiebung pulsierender Komponenten der vorspannenden Spannung geerdet ist.
Wenn die Anordnung der Fig. 2 in Tätigkeit ist, wird durch ein Anwachsen der Schwingungsamplitude die Vorspannung am Oseillatorgitter ansteigen. Durch die Leitung 18 wird eine entsprechende Vorspannung dem Modulatorgitter aufgeprägt, wodurch der innere Leitwert und die Rückkopplungs- , verstärkung der modulierten Zeichen absinkt. Die Kette dieser Vorgänge wird bei einer Erniedrigung der Sehwingungsamplitude im umgekehrten Sinn wirksam.
Fig. 3 zeigt die Wirkung auf die Umwandlungsleistung, wenn die Kapazität des Kondensators C7 geändert wird, wobei angenommen ist, dass der Kondensator C, ausser für die notwendige Wiederabstimmung fest bleibt. Auf der Ordinatenachse ist die Umwandlungsleistung u in Deeibels aufgetragen, auf der Abszissenachse die Schwingungsamplitude a in Volt. Durch Auswahl eines Wertes K für den Kondensator C7 wird eine ziemlich konstante Umkehrungsleistung für grosse Schwankungen in der Schwingungsamplitude in der Grössenordnung von 1 bis 8 Volt geliefert. Es wird aus den Aufzeichnungen ersichtlich sein, dass die Einstellung des Kondensators C, indessen ziemlich kritisch ist.
Er sollte nicht um mehr als plus oder minus 10% des Wertes K schwanken. Wenn eine Kapazität von nahezu 0'8 K verwendet wird, neigt die Regeneration dazu, bei kleinen Amplituden des HeterodyneOseillators selbst Schwingungen zu erzeugen. Anderseits fällt die Umkehrungsleistung für kleine Amplituden des Heterodyne-Oscillators merklich ab, wenn die Kapazität K verdoppelt wird. Die Kurve C7 = # gibt die Beziehung zwischen der Oscillatoramplitude und der Umkehrungsleistung unter der Bedingung, dass die Rückkopplungskopplung weggelassen wird.
Fig. 4 zeigt für die 07-Kapazitätswerte der Fig. 3 den Betrag der Rückkopplungsverstärkung v des Modulators in Deeibels für verschiedene Amplituden a, von Heterodyne-Schwingungen.
Fig. 5 zeigt die Erfindung in Anwendung auf ein System, bei dem eine Mehrgitterrohre Vs als kombinierter Oseillator und nicht rückkoppelnder Modulator verwendet wird und die Leistungssteuerung an die Modulationsfrequenzverstärkerröhre Vg angelegt wird. Ankommende Zeichen werden durch den Transformator T2, der eine Sekundärspule S2 hat, die durch O2 auf die Empfangsfrequenz abgestimmt wird, zum Zeichensteuergitter 7 des Modulatorteils der Röhre Vs geleitet ; die modulierte Leistung wird auf dieModulationsfrequenzverstärkerröhre Vg über den abgestimmten Transformator T5 übertragen.
In dem Oseillatorkreis ist eine abgestimmte Impedanz, die aus Spule P 1 besteht, nebengeschlossen durch den variablen Kondensator C9 zwischen Gitter 4 und Kathode K der Röhre Vs liber den Nebenschlusskondensator 07 geschaltet. Das Oscillator-Anoden-Gitter 5 ist gleichfalls mit der Kathode K über Kondensator 16, Spule Ps und Nebenschlusskondensator C, verbunden. Spule Ps ist so magnetisch mit Spule P4 gekoppelt, um selbsterregte Schwingungen von einer Frequenz, die durch die Stellung des Kondensators C'a bestimmt wird, hervorzurufen. Die Schwingungen dienen dazu, Modulation der Zeichen hervorzubringen, die dem Steuergitter 7 zugeleitet werden, dadurch, dass die Emission der virtuellen Kathode, welche zwischen dem inneren Schirm und dem Zeiehensteuergitter 7 vorhanden ist, variiert wird.
Für niedrige Schwingungsamplituden schwankt die Umwandlungsleistung der Röhre Vs unmittelbar mit der Schwingungsamplitude.
Der Blockierungskondensator C.", in Serie mit dem Gitter 4 der Röhre Vg, und der Abzweigwiderstand R zwischen Gitter 4 und Kathode K der Röhre Vs schafft eine Vorspannung, die von der Sehwingungsamplitude stammt, welche über eine Verbindung 18 zum Zeichensteuergitter 22 der Modulationsfrequenzverstärkrröhre V2 geleitet wird. Diese Verbindung enthält die Serienwiderstände & : und Ra und die Nebenschlusskondensatoren C"und C"um pulsierende Komponenten der vorspannenden Spannung auszusieben.
Wenn der in Fig ; 5 dargestellte Kreis in Tätigkeit ist, wird die angestiegene Vorspannung an dem Oseillatorgitter 4, die aus einem Ansteigen in der Schwingungsamplitude resultiert, über den Leiter 18 an das Verstärkergitter 22 angelegt. Dadurch wird die gegenseitige Konduktanz der Modulationsfrequenzverstärkerröhre Va und mit ihr die Verstärkung der modulierten Zeichen, die durch Röhre Va gesichert ist, herabgesetzt. Die Umkehrung dieser Kette von Reaktionen wird durch eine Verminderung in der Schwingungsamplitude erzeugt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.