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Schaltung zur selektiven Übertragung modulierter Trägerwellen.
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Ausserdem ist vorzugsweise ein einstellbarer Widerstand, wie z. B. die Entladungsstrecke einer Röhre mit einem der Abschlusskreise der Schaltung als Abschlussimpedanz verbunden, um eine gleichförmige Übertragung aller Frequenzen innerhalb des durchgelassenen Bandes zu bewirken. Durch die Einstellung des Dämpfungswiderstandes im Zwischenkreis und die damit einhergehende Kopplungs- änderung sowie durch gleichzeitige Einstellung des Widerstandes im Endkreis und die damit einhergehende Dämpfungsänderung können Übertragungscharakteristiken verschiedener Breite erhalten werden. Durch Anwendung einer Einknopfregelung zur gleichzeitigen Einstellung der Widerstände beider Kreise wird ein weicher Übergang von der maximalen zur minimalen Bandbreite bewirkt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bandbreite durch eine automaische Einstellung der Regelwiderstände in Abhängigkeit von der Amplitude des gewünschten SigÍ1alträgers geregelt. Ausserdem sind Mittel vorgesehen, welche auf unerwünschte Schwingungfrequenzen nahe bei der gewünschten Zeichenträgerfrequenz ansprechen und die Eingangsamplitude des gewünschten Zeichens in umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude der unerwünschten Schwingungen variieren. Auf diese Weise wird die Bandbreite automatisch umgekehrt in bezug auf die Amplitude der unerwünschten Schwingungen geregelt.
Die Schaltung enthält vorzugsweise auch einen Verstärker, welcher der Selektoreinrichtung vorausgeht und dessen Verstärkung automatisch in Abhängigkeit von der Amplitude der Empfangsträgerschwingung geregelt wird, so dass seine Ausgangsleistung für einen weiten Bereich der Eingangsamplitude im wesentlichen konstant gehalten wird ; dabei kann für die Einstellung der Bandbreite und die automatische Verstärkungsregelung das gleiche Steuermittel benutzt werden.
In Fig. 1 ist eine Schaltung gemäss der Erfindung dargestellt, bei welcher das Übertragungsband direkt durch einstellbare Widerstände geregelt wird. Eine Trägerfrequenzspannung 11 wird durch die Verstärkerröhre 10 verstärkt und der Bandfilterschaltung zugeführt. Die Röhre 10 kann z. B. eine Zwischenfrequenzverstärkerröhre in einem Superheterodyneempfänger sein. Mit dem Ausgangskreis der Röhre 10 ist die Bandfilterschaltung verbunden, die mehrere Resonanzkreise, nämlich einen Ein-
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oder mehrere Induktivitäten 12 und einen oder mehrere Abstimmkondensatoren 13, durch welche sie auf ihre Arbeitsfrequenz, z. B. die Zwischenfrequenz eines Superheterodyneempfängers, abgestimmt werden.
Die Induktivitäten 12 der Kreise I und 11 und der Kreise 11 und 111 sind miteinander gekoppelt, wobei die Kopplungen zunächst so eingestelltwerden, dass sich die maximale Bandbreite ergibt.
Ein Widerstand 14 ist mit dem Zwischenkreis 11 in Serie oder auch in Nebenschluss geschaltet.
Ausserdem ist ein Widerstand 15 parallel zum Kreis Ill geschaltet ; auch hier kann als elektrisches Äquivalent eine Serienschaltung verwendet werden und der Widerstand 15 könnte statt im Kreise 111 auch im Kreise I enthalten sein.
Wenn die Elemente des Filters anfänglich so eingestellt sind, dass sich die maximale Bandbreite ergibt, so wird durch allmähliche Vergrösserung des Widerstandes 14 die Dämpfung des Kreises 11 erhöht und die Kopplung des Eingangskreises mit dem Ausgangskreis 111 allmählich verringert, so dass sich als Folge die Breite des Durchlassbandes gleichfalls fortschreitend verringert. Der Widerstand 15 dient als passender Endwiderstand für den Filter, um eine flache bzw. innerhalb des Durchlassbandes gleichförmige Übertragungscharakteristik zu schaffen. Er wird zunächst bei der Grundeinstellung des Filters auf maximale Bandbreite entsprechend dieser Forderung eingestellt.
Durch gleichzeitige Veränderung des Widerstandes 14, so dass sich die Verluste im Kreise 11 erhöhen, und des Widerstandes 15, so dass sich die Verluste im Kreise 111 vermindern, kann für alle Bandbreiteneinstellungen eine geeignete Abschlussimpedanz und der gewünschte weiche Übergang vom breiten Band zur scharfen Selektivitätscharakteristik erhalten werden. Die Widerstände 14 und 15 werden vorzugsweise durch eine Einknopfbedienung gemeinsam eingestellt, wie es durch die Linie U angedeutet ist ; dadurch wird die Erzeugung eines weichen Überganges unterstützt. Es ist Sache der Erprobung, ob man Serien-oder Nebensehlusswiderstände als Steuerelemente verwenden will.
Wenn Nebenschluss- widerstände verwendet werden, sollten sie parallel zur ganzen Kreisinduktivität geschaltet sein, weil andernfalls eine Verstimmung eintreten würde, wenn der Widerstand verändert wird. Die L/C-Ver- hältnisse in den abgestimmten Kreisen mögen der Grösse der verfügbaren Regelwiderstände angepasst werden oder umgekehrt. Ferner ist es auch nicht nötig, dass alle Abstimmungsinduktivitäten und Kapazitäten gleich sind ; diese Wahlfreiheit erleichtert die Anpassung der Schaltung an die Widerstände verfügbarer Steuerelemente.
Wenn auch bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine rein induktive Kopplung zwischen den einzelnen Kreisen angewendet ist, so können doch auch andere Kopplungsarten, wie z. B. galvanischinduktive oder kapazitive'Kopplung, mit gleichem Erfolg verwendet werden. In jedem Fall ist es aber wichtig, dass die direkte Kopplung zwischen den Kreisen I und 111 vernachlässigbar klein ist. Daher sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für die induktive Kopplung zwei Paare gekoppelter Spulen vorgesehen.
In Fig. 2 ist eine Gruppe von Übertragungscharakteristiken gezeigt, wie sie mit der Schaltung nach der Erfindung erzielbar sind. Die Abszissen stellen dabei die Frequenzdifferenz in Kilohertz von der mittleren Bandfrequenz dar und die Ordinaten in Dezibel das Verhältnis der Ausgangsspannung
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eine Gleichspannungsquelle angelegt. Parallel zu dem einen einstellbaren Teil des Spannungsteilers 24 sind die Widerstände 25 und 26 geschaltet, die in Serie liegen und an ihrer Verbindungsstelle geerdet sind.
Dadurch werden entgegengesetzt gleiche variable Spannungen von den Enden der Widerstände 25 und 26 an die Gitter der Röhren 16 und 17 angelegt : In den Gitterleitungen der Röhren 16 und 17 ist je ein Serienwiderstand 27 und ein Nebensehlusskondensator 28 vorgesehen, die zur Unterdrückung von Wechselspannungen dienen. Im Ausgang des Kreises III sind ein Kopplungskondensator 29 und ein Nebenschlusswiderstand 30 vorgesehen, um das ausgewählte Frequenzband zu dem nachfolgenden Teil der Einrichtung hindurchzulassen, jedoch für Gleichstrom eine Sperre zu bilden.
Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3 sei unterstellt, dass anfänglich die Steuerspannungen, die den Gittern der Röhren 16 und 17 von dem Spannungsteiler 24 her zugeführt werden, gleich null seien ; dann ist die Gittervorspannung der Röhre 16 so, dass sie eine niedrige Anodenimpedanz besitzt, so dass die Verluste im Kreise II gross sind ; anderseits ist die Gittervorspannung der Röhre 17 so, dass sie eine sehr hohe Anodenimpedanz hat, so dass die Verluste im Kreise III klein sind. Dieser Zustand entspricht der minimalen Bandbreite, d. h. der grössten Selektivität.
Wenn nun die Steuerspannungen an den Gittern der Röhren 16 und 17 in entgegengesetztem Sinne angewachsen sind, steigt die Impedanz der Röhre 16 an und verringert auf diese Weise die Verluste im Kreise II, während die Impedanz der Röhre 17 sinkt und auf diese Weise die Verluste des Kreises III erhöht ; bei der maximalen Bandbreite ist die Anodenimpedanz der Röhre 16 sehr gross, d. h. nahezu unendlich, und die Anodenimpedanz der Röhre 17 entspricht dem Nebenschlussendwiderstand für die maximale Bandbreite.
In Fig. 4 ist eine vereinfachte Form der Erfindung dargestellt, bei welcher ebenfalls Röhren zur Dämpfungsregelung verwendet werden. In dieser Schaltung ist die einstellbare Abschlussimpedanz in Nebenschluss zum Kreis I anstatt zum Kreis III gelegt, d. h. sie wird durch die dynamische Anodenimpedanz der Pentodenröhre 31 gebildet, welche gleichzeitig als Verstärkerröhre wirkt. Die Röhre 32 ist im wesentlichen in derselben Weise wie die Röhre 16 in Fig. 3 parallel zu dem Kreis II geschaltet.
Sie ist als Pentode dargestellt ; jedoch als Triode geschaltet ; es kann natürlich auch irgendeine andere geeignete Röhre verwendet werden. Eine Gleichspannungsquelle 33 ist über einen Spannungsteiler 34, dessen eines Ende geerdet ist, über seine einstellbare Anzapfung mit dem Steuergitter der Röhre 32 und dem Fanggitter der Röhre 31 verbunden. In den Gitterleitungen liegen die Widerstände 35 und Erdungskondensatoren 36. Die Anodenimpedanz der Röhre 31 wird durch die negative Vorspannung an ihrem Fanggitter reguliert. Die Impedanz der Röhre ist maximal, wenn die Vorspannung null ist, und vermindert sich bis auf kleine Werte mit zunehmendem negativem Potential. Vorzugsweise wird an dieser Stelle eine Exponentialröhre z. B. der amerikanischen Type 58 verwendet.
Durch die Einstellung des Spannungsteilers 34 kann die Dämpfung der Kreise I und II gleichzeitig in entgegengesetztem Sinne verändert und damit die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes geregelt werden.
Wenn die Wechselstromimpedanz der Röhre 31 durch'Erhöhung des negativen Potentials an ihrem Fanggitter verringert wird, vermindert sich auch die Steilheit ihrer Anodenstromkennlinie und damit auch ihre Verstärkung als Trägerfrequenzverstärker. Dies ist im allgemeinen bei automatischer Steuerung der Selektivität von Vorteil, weil die auf diese Weise hervorgebracht Verstärkungsänderung mit der normalen automatischen Verstärkungsregelung zusammenwirken oder sie ersetzen kann.
In Fig. 5 ist ein vollständiger Superheterodyneempfänger dargestellt, bei welchem entsprechend der Erfindung die Selektivität automatisch in Abhängigkeit von den Amplituden des gewünschten Signalträgers und der Störschwingungen am Eingang des Empfängers bewirkt wird. Der Empfänger enthält einen abgestimmten Hochfrequenzverstärker und Transponienmgsteil 40, dessen Eingang mit
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einer Antenne 41 und Erde 42 und dessen Ausgang mit einem Zwischenfrequenzverstärker 43 über einen Bandfilter 44 verbunden ist. Eine selektive Kopplung 45 verbindet den Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 43 mit einem Gleichrichter 46, der mit einem Niederfrequenzverstärker 47 gekoppelt ist.
Der Filter 44, die Kopplung 45, der Gleichrichter 46 und die automatische Verstärkungsregelung wirken mit der Einrichtung nach der Erfindung zusammen und werden später im einzelnen beschrieben werden.
Wenn man im Augenblick von der Wirkung dieser Teile absieht, so bildet die übrige Schaltung einen normalen Superheterodyneempfänger, wie er dem Fachmann bekannt ist. Die durch die Antenne aufgenommenen Zeichen werden ausgewählt, verstärkt und in bekannter Weise in Zwischenfrequenzen umgewandelt. Die Zwischenfrequenzzeichen werden durch den Filter 44 zum Zwischenfrequenzverstärker 43 übertragen, worin sie selektiv verstärkt und von wo sie zum Gleichrichter 46 übertragen werden ; hier werden die Niederfrequenzzeichen entwickelt, die im Niederfrequenzverstärker 4. 7 verstärkt und schliesslich einem Lautsprecher zur Wiedergabe zugeführt werden.
Der Filter 44 ist der Ausführungsform nach Fig. 3 ähnlich und es seien daher nur die unterscheidenden Merkmale beschrieben. Für den Kreis 11 wird nur ein einziger Abstimmkondensator 13 verwendet. Er ist den beiden Kondensatoren der Fig. 3 an dieser Stelle äquivalent. Die Regelröhren 48 und 49, die den Röhren 16 und 17 in Fig. 3 entsprechen, sind hier als Trioden dargestellt, obgleich natürlich auch hier dieselben Röhren verwendet werden können, wie sie in der andern Ausführungsform gebraucht wurden. Die Röhren 48 und 49 wirken im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Regelröhren der Fig. 3, ausgenommen, dass in Fig. 5 ihre Steuerelektroden mit dem Ausgangskreis des Gleichrichters 46 verbunden sind.
Die selektive Kopplung 45 überträgt ein breites Band und wird durch einen Zwischenfrequenztransformator gebildet, dessen Primärspule 50 durch einen Kondensator 51 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt und mit dem Ausgang der letzten Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers 43 gekoppelt ist, und dessen Sekundärspule 52 durch den Kondensator 53 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist und den Eingangskreis des Gleichrichters 46 bildet. Die Spulen 50 und 52 sind hinreichend miteinander gekoppelt, um die gewünschte Breite des durchgelassenen Bandes zu gewährleisten, wenn die Spule 52 passend belastet ist.
Der Diodengleichrichter 46 besitzt den Belastungskreis mit den Widerständen 54, 55,56 und 57 sowie den Hochfrequenznebenschlusskondensatoren 58, 59, 60 und 61. Die am Widerstand 55 erzeugte gleichgerichtete Spannung wird über die Leitung 62 und den Widerstand 63 mit dem Überbrückung- kondensator 64 in negativer Polung den Röhren des Zwischenfrequenzverstärkers 43 und der Röhre 48 des Filters 44 zugeführt, wobei vor dem Gitter der Röhre 48 noch ein aus dem Widerstand 65 und dem Kondensator 66 gebildetes Filter eingeschaltet ist.
Die am Widerstand 56 erzeugte Spannung wird über die Leitung 67, den Widerstand 68 mit dem Überbrückungskondensator 69 in positiver Polung dem Steuergitter der Röhre 49 zugeführt, während die Niederfrequenzspannung über die Leitung 70 zum Niederfrequenzverstärker gelangt.
Die Regelung der Selektivität wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung automatisch in Abhängigkeit sowohl von der Amplitude des gewünschten Zeichenträgers als auch der Störungen durchgeführt. Die Verstärkungsregelung im Zwischenfrequenzverstärker 43 wird in Abhängigkeit von der Amplitude des gewünschten Zeichenträgers am Gleichrichter 46 mittels der Vorspannung bewirkt, die am Widerstand 55 entsteht. Die Selektivität des Filters 44 wird gleichfalls durch die Vorspannungen geregelt, die sich an den Widerständen 55 und 56 ausbilden und welche der Eingangsamplitude der gewünschten Zeichen am Verstärker 43 proportional sind.
Um eine Selektivitätsregelung durch die Störungen herbeizuführen, ist ein Hilfszwischenfrequenzverstärker 71 für ein breites Band mit dem Ausgang des Hochfrequenzverstärkers und Transponierungsteiles verbunden ; der Ausgang des Verstärkers 71 ist mit einem Gleichrichter 72 verbunden, der eine Regelspannung liefert. Der Hochfrequenzverstärker 40 überträgt ein Frequenzband, welches wenigstens so breit ist wie das voll ausgedehnte Band des Filters 44 ; dies ist wesentlich, um den Nutzen der Bandausdehnung vollständig zu erhalten.
Der Zwischenfrequenzverstärker 71 überträgt jedoch ein Frequenzband, welches noch wesentlich breiter ist als dasjenige des Hochfrequenzverstärkers, d. h. er verstärkt nicht nur den gewünschten Zeichenträger, sondern auch die benachbarten Störungen, welche durch den Hochfrequenzverstärker und Transponierungsteil 40 durchgelassen werden, und welche eine hinreichende Amplitude haben, um Interferenzen oder Übersteuerungen des Modulators zu veranlassen.
Der Gleichrichter 72 wirkt in gebräuchlicher Weise und erzeugt eine gleichgerichtete Vorspannung proportional zur Amplitude der zugehörigen Eingangsspannung. Die so entwickelte Vorspannung wird mit negativer Polung dem Steuergitter einer oder mehrerer der Röhren des Hochfrequenzverstärkers und Transponierungsteiles 40 zugeführt, um die Verstärkung in umgekehrter Abhängigkeit' von der Amplitude der Eingangsschwingungen des Gleichrichters 72 zu regeln.
Infolgedessen wird beim Auftauchen von Störungen die Amplitude des gewünschten Zeichenträgers am Eingang des Zwischenfrequenzverstärkers 43 herabgesetzt, so dass sich eine Zusammenziehung des Bandes durch den Selektor 44 ergibt, wie es bereits erklärt wurde.
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Weil die unangenehmsten Störungen durch die Schwingungen unerwünschter Sender verursacht werden, deren Frequenz der gewünschten Zeichenträgerfrequenz benachbart und von ihm z. B. im amerikanischen Rundfunksystem um ungefähr 10 kHz getrennt sind, ist der Zwischenfrequenzverstärker 71 in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so ausgebildet, dass seine Charakteristik etwa der Kurve nach Fig. 5 a entspricht. In dieser Figur ist die Verstärkung in Relativwerten nach einer Dezibelskala über der Frequenzdifferenz in Kilohertz aufgetragen, wobei die Zwisehenfrequenz als 0 bezeichnet ist. Aus der Kurve ist zu erkennen, dass der Verstärker 71 stärker auf die Nachbarfrequenzen der gewünschten Trägerfrequenz anspricht als auf diese selbst.
Daher haben in diesem Teil der gesamten Regelschaltung die Schwingungen der störenden Nachbarsender einen wesentlich grösseren Einfluss auf die Zusammenziehung der Bandbreite als die Schwingungen des gewünschten Senders. Die Konstruktion und Wirkungsweise von Verstärkern mit einer Charakteristik nach Fig. 5a ist an sich bekannt, so dass eine ins einzelne gehende Beschreibung unnötig erscheint.
Die beiden Gleichrichter 72 und 46 bewirken zusammen eine doppelte automatische Verstärkungsregelung ; die Regelung durch den Gleichrichter 72 dient dazu, die Zeichenstärke im ersten Teil des Empfängers unterhalb der Übersteuerungsgrenze zu halten, während die Regelung durch den Gleichrichter 46 die Ausgangsamplitude des Verstärkers 43 im wesentlichen konstant erhält. Durch diese Vermeidung der Übersteuerung innerhalb des Empfängers werden Verzerrungen und Quermodulation vermieden.
Die Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers 43 wird nicht nur durch die vom Gleichrichter46 gelieferte Vorspannung geregelt, sondern kann auch bis zu einem gewissen Grade durch die Wirkung des Selektors 44 beeinflusst werden.
Bei kurzer Zusammenfassung der allgemeinen Wirkung des in Fig. 5 gezeigten Empfängers ist festzustellen, dass ein Ansteigen der vom Gleichrichter 46 entwickelten Vorspannung sowohl die Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers 43 als auch die Selektivität des Filters 44 regelt. Die Amplitude des gewünschten Zeiehenträgers am Eingang des Zwischenfrequenzverstärker 43 ist der Faktor, welcher den Verstärkungsgrad und die Bandbreite des ausgewählten Bandes bestimmt. Wenn keine Störungen vorhanden sind, ist diese Wirkung für eine befriedigende Wiedergabe hinreichend, und es ist keine weitere Regelung erforderlich.
Wenn jedoch eine unerwünschte Schwingung auf einer der Frequenz des gewünschten Zeichenträgers benachbarten Frequenz und von hinreichender Amplitude vorhanden ist, wird diese Störung durch den Breitband-Zwischenfrequenzverstärker 71 zum Gleichrichter 72 durchgelassen, und die durch diesen Gleichrichter entwickelte Regelspannung wird benutzt, um mittels einer Verstärkungsregelung am Hochfrequenzverstärker eine Reduktion der Eingangsamplitude der gewünschten Empfangsschwingungen am Zwischenfrequenzverstärker 43 zu bewirken.
Da der Gleichrichter 46 auf die Ausgangsschwingungen des Verstärkers 43 anspricht, ohne Rücksicht darauf, ob es sich um erwünschte oder unerwünschte Schwingungen handelt, bewirken die Störungen auf diese Weise eine Zusammenziehung der Bandbreite des Selektors.
Es ist ohne weiteres klar, dass viele Veränderungen der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung möglich sind, welche sich nicht notwendig vom Geiste der Erfindung entfernen müssen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur selektiven Übertragung modulierter Trägerwellen mit zwei über einen Zwisehenkreis gekoppelten Resonanzkreisen (Abschlusskreisen), bei welcher zur Veränderung der übertragenen Frequenzbandbreite innerhalb des Zwischenkreises ein einstellbarer Widerstand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auch in einem der Abschlusskreise ein einstellbarer Widerstand liegt und Mittel vorhanden sind, um einen im Zwisehenkreis liegenden einstellbaren Widerstand und einen in einem Abschlusskreis liegenden einstellbaren Widerstand gleichzeitig so zu verändern, dass dadurch die Dämpfungen der zugehörigen Kreise in entgegengesetztem Sinne verändert werden, wobei als einstellbare Widerstände beispielsweise die Entladungsstreeken von Röhren verwendet werden,
deren Steuerelektroden gleichzeitig entgegengesetzt verlaufende, vorzugsweise von der Amplitude der übertragenen Trägerwelle abhängige Regelspannungen zugeleitet werden.