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Schaltung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen mit einem aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzten Schwingungskreis, wovon zum mindesten ein Teil einen für sich schwingungsfähigen Einzelkreis bildet, wobei die Induktivitäten des Einzelkreises und des zusammengesetzten Schwingungskreises, zum mindesten teilweise, gemeinsam sind.
Eine derartige Schaltung, die aus zwei oder mehreren geschlossenen Kreisen mit zum Teil gemeinschaftlichen Impedanzelementen besteht, hat im allgemeinen eine durch alle Impedanzelemente bestimmte Resonanzfrequenz und eine oder mehrere andere unerwünschte Resonanzfrequenzen, die durch einen Teil der vorhandenen Impedanzelemente bestimmt werden, wenn diese beispielsweise einen geschlossenen Kreis bilden. Man hat beobachtet, dass eine derartige Schaltung unter gewissen Umständen bei einer dieser unerwünschten Frequenzen zum Schwingen neigt. Derartige Schaltungen werden häufig dann verwendet, wenn es sich darum handelt, in einer Oszillatorstufe eines Überlagerungsempfängers den frequenzbestimmenden Schwingungskreis auf mehrere Frequenzbereiche umzuschalten, indem gewisse Teile der Induktivität unwirksam gemacht oder kurzgeschlossen werden.
Liegt dann zu einer Teilinduktivität ein Abgleichkondensator parallel, so entsteht eine Schaltung mit einem schwingungsfähigen Einzelkreis, welcher als Induktivität einen Teil der Gesamtinduktivität des zusammengesetzten Kreises und als Kapazität den Abgleichkondensator enthält. Um nun eine Schwingungserregung in der Frequenz dieses Kreises zu verhindern, kann ein Dämpfungswiderstand in diesen Kreis eingeschaltet werden.
Würde nun aber die Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes an beliebiger Stelle des Teilkreises erfolgen, so würde unter Umständen eine gleichzeitige Dämpfung des gesamten Schwingungkreises hervorgerufen, so dass der beabsichtigte Erfolg der Unterdrückung der unerwünschten Schwingung nicht nur nicht eintreten würde, sondern es sogar zu einer Beeinträchtigung der Schwingungerzeugung in der erwünschten Frequenz kommen müsste. Um dies zu verhindern und die unerwünschte Schwingungserregung zu unterdrücken, soll erfindungsgemäss ein dämpfendes Widerstandselement so in den zusammengesetzten Schwingungskreis eingeschaltet werden, dass es die Teilschwingungskreise unerwünschter Frequenz genügend stark dämpft, ohne die Schwingungserregung des Hauptschwingungskreises zu beeinträchtigen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass im kapazitiven Schenkel eines Einzelkreises ein Widerstandselement von solcher Grösse vorgesehen ist, dass der Verlustfaktor des Einzelkreises gross genug wird, um die Neigung zu unerwünschtem Schwingen in der durch den Finzelkreis bestimmten Frequenz zu verhindern.
Die Schaltung nach Fig. 1 enthält eine Röhre 11 und ein zusammengesetztes Schwingungsystem 12 mit der Rückkopplungsspule 13. Das System 12 enthält zwei in Serie geschaltete Induktivitäten 14 und 15, mit deren äusseren Klemmen ein veränderlicher Abstimmungskondensator 16 verbunden ist. Die Induktivitäten 14 und 15 sind durch zwei verhältnismässig kleine Trimmerkonden-
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werden. Die in Serie geschalteten Abgleichkondensatoren 22 und 23 sind zwischen dem unteren Ende der Induktivität 14 und der geerdeten Klemme des Abstimmungskondensators 16 eingeschaltet.
Das zusammengesetzte System 12 ist mit dem Gitterkathodenkreis der Röhre 11 über den
Kondensator 24 nebst Widerstand 25 verbunden, welche der übliche Gitterkondensator und Gitter- ableitewiderstand sind. Die Rückkopplungsspule 13, die mit der Anode der Röhre 11 über einen
Kondensator 26 in Verbindung steht, ist mit den Induktivitäten 14 und j ! J gekoppelt.
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Die beschriebene Schwingungssehaltung ist über zwei Frequenzbänder abstimmbar ; sie arbeitet im höheren Frequenzband, wenn der Schalter 20 geschlossen ist. Die Oszillatorfrequenz wird dann durch die Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises bestimmt, der sich aus der Induktivität 15 und den Kondensatoren 18, 16 und 23 zusammensetzt. Bei offenem Schalter 20 arbeitet der Oszillator im niederen Frequenzband mit einer Schwingungsfrequenz, die durch die gesamte Schwingung- einrichtung bestimmt wird, welche die Induktivitäten 14 und 15 und die Kondensatoren 17, 18, 16,
22 und 23 enthält.
Im höheren Frequenzband dienen die Kondensatoren 18 und 23 in bekannter Weise als Parallel- und Serienabgleichkondensatoren, während im niedrigen Frequenzband die Kondensatoren 17 und 22 diesem Zwecke dienen. Der Kondensator 23 stellt gleichzeitig ein zusätzliches Rückkopplungselement zwischen dem Anodenkreis und dem Gitterkreis dar und bewirkt, dass die Schwingungsamplitude über den ganzen Abstimmungsbereich innerhalb bestimmter Grenzen gehalten wird. Die Induktivitäten 14 und 15 können irgendeinen geeigneten Wert haben ; die Induktivität 14 ist jedoch im allgemeinen wesentlich grösser als die Induktivität 16.
Wenn der Oszillator im niedrigeren Frequenzband (Schalter 20 offen) arbeitet und der variable
Kondensator 16 auf eine kleine Kapazität entsprechend einer Frequenz im oberen Teil dieses niedrigeren
Frequenzbandes eingestellt ist, hat der Oszillator die Neigung, in einer Frequenz zu schwingen, die nur durch einen Teil der Impedanzelemente bestimmt ist, u. zw. besonders bei der Resonanzfrequenz des geschlossenen Kreises, der die Induktivität 14 und den Kondensator 17 enthält. Diese Neigung tritt um so deutlicher hervor, je kleiner die Kapazität des Abstimmungskondensators 16 ist. Der Wechsel des Oszillators von der erwünschten Frequenz zur unerwünschten tritt sehr plötzlich ein, was unter der Bezeichnung "Springen" bekannt ist.
Um den Oszillator zu verhindern, auf eine falsche Frequenz zu springen, wird ein Widerstand 27 in dem aus der Induktivität 14 und dem Kondensator 17 gebildeten Kreis vorgesehen ; der Wider- stand 27 ist so bemessen, dass der Verlustfaktor dieses geschlossenen Kreises grösser als der des voll- ständigen Systems 12 ist, selbst dann, wenn der Oszillator im oberen Teil des niedrigeren Frequenz- bandes abgestimmt ist. Dies bedeutet, dass jede Schwingung in einer unerwünschten Frequenz von grösserem Energieverbrauch begleitet ist als die Schwingung in der gewünschten Frequenz. Als Folge verliert der Oszillator seine Neigung, bei der unerwünschten Frequenz zu schwingen.
Erfindüngsgemäss liegt der Widerstand 27 im kapazitiven Sehenkel des geschlossenen Kreises 14, 17.
Auf diese Weise wirkt er in dem geschlossenen Kreis 14, 17 als Serienelement, während er in dem gesamten
Schwingungssystem nicht wesentlich wirksam ist, besonders in andern Teilen des Bandes, weil bei den Frequenzen, auf welche das gesamte Schwingungssystem abstimmbar ist, die Impedanz des kapazitiven Zweiges des Kreises 14, 17 wesentlich höher ist als die Impedanz seines induktiven Zweiges.
Der Widerstand 27 erhöht daher den Verlustfaktor des Kreises 14, 17, ohne den Verlustfaktor des gesamten Systems wesentlich zu beeinflussen.
Fig. 2 stellt die Erfindung in Anwendung auf den Oszillator eines Mehrband-Superheterodyne- empfängers dar. In diesem Empfänger ist ein Antennenkreis 30 mit einem abgestimmten Hochfrequenz- verstärker 31 verbunden ; er enthält mehrere Spulen (nicht gezeigt), die wahlweise durch einen
Schalter 32 in Verbindung mit einer Abstimmungseinrichtung 33 gebracht werden können. Der Aus- gang des Selektors und Verstärkers 31 ist durch eine Kopplungseinrichtung 34 mit dem Eingangskreis einer Oszillatormodulatorröhre 35 verbunden, die mit einer Schwingkreisanordnung 37 versehen ist.
Hinter dem Oszillatormodulator 35 folgen ein Zwischenfrequenzverstärker 40, ein Detektor 41, ein Niederfrequenzverstärker 42 und ein Lautsprecher 43.
Die dargestellte Kopplungseinrichtung 34 enthält eine primäre Induktivität 50, drei in Serie geschaltete sekundäre Induktivitäten 51, 52 und 53 und einen Abstimmungskondensator 54, der an die äusseren Klemmen der in Serie geschalteten Induktivitäten 51, 52 und 53 angeschlossen und dessen geerdete Belegung mit dem unteren Ende der Induktivität 51 über den Kopplung-und Serien- abgleichkondensator 55 verbunden ist. Zu jeder der Induktivitäten 51, 52 und 53 ist einer der Trimmer- kondensatoren 56,57, 58 parallel geschaltet. Die Induktivitäten 51 und 52 können durch einen
Schalter 60 in bekannter Weise wahlweise kurzgeschlossen werden.
Eine offene Windung 63, die mit dem gegenüber Erde Spannung führenden Ende der primären Induktivität 50 verbunden ist und haupt- sächlich kapazitiv auf die Sekundärinduktivität 53 einwirkt, dient zur Verbesserung der Übertragung innerhalb des höchsten Frequenzbandes.
Die Schwingkreisanordnung 37 enthält in Reihenschaltung die drei Induktivitäten 66,67 und 68, an deren äusseren Klemmen ein Abstimmkondensator 70 angeschlossen ist. Das untere Ende der Spule 66 ist mit der geerdeten Seite des Abstimmkondensators 70 über drei in Reihe liegende Kondensatoren 71,
72 und 73 verbunden. Parallel zu den Induktivitäten 66,67 und 68 sind Trimmerkondensatoren 76,77 und 75 geschaltet ; der Kreis des Kondensators 76 ist über einen Schalter 80 und die Kondensatoren 72 , und 71 geschlossen. Ein Widerstand 79 liegt im kapazitiven Nebenschluss zu der Induktivität 67 und dient dem gleichen Zweck wie der Widerstand 27 der Fig. 1. Der Schalter 80 und ein mitlaufender
Schalter 81 dienen dazu, die Induktivität 66 oder beide Induktivitäten 66 und 67 wahlweise kurz zu- schliessen.
Die Schalter 32,60, 80 und 81 und die veränderlichen Kondensatoren 33,54 und 70 sind
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vorzugsweise für Einknopfbedienung eingerichtet, wie es durch die gestrichelten Linien 82 und 84 angedeutet ist.
Die Schwingkreisanordnung 37 ist an den Oszillatorgitterkathodenkreis der Röhre 35 über einen
Gitterkondensator 85 nebst Gitterableitung 86 und einen Kathodenvorspannungswiderstand 87 mit Nebenschlusskondensator 88 angeschlossen.
Die Rückkopplung wird durch eine Spule 90 des Oszillatoranodenkreises der Röhre 35 bewirkt, die mit den Induktivitäten 66,67 und 68 induktiv und durch die Abgleich-und Kopplungskonden- satoren 72 und 73 kapazitiv gekoppelt ist. Um eine grosse Transponierungsverstärkung auch bei den höchsten Abstimmfrequenzen zu gewährleisten, ist der Oszillatormodulator mit einer Neutralisationskapazität versehen, die in Form von einer oder zwei Drahtwindungen 93 isoliert über die Leitung zum
Eingangsgitter der Röhre 35 gewickelt und an die spannungsführende Belegung des Kondensators 70 angeschlossen ist.
Die zu empfangenden Hochfrequenzschwingungen werden im abgestimmten Verstärker 31 ausgewählt und verstärkt und sodann nach weiterer Selektion durch die Kopplungseinrichtung 34 zur Oszillatormodulatorröhre 35 übertragen, wo sie in eine Zwischenfrequenz umgewandelt werden.
Die so umgewandelten Schwingungen werden im Zwischenfrequenzverstärker 40 verstärkt, durch den Detektor 41 gleichgerichtet, so dass die Niederfrequenzschwingungen hervorkommen, welche im
Niederfrequenzverstärker 42 verstärkt und durch den Lautsprecher 43 wiedergegeben werden.
Wenn der Empfänger auf den mittleren Frequenzbereich (dabei sind die Schalter 32, 60, 80 und 81 in ihrer Mittelstellung) eingestellt ist, u. zw. besonders bei den höheren Frequenzen dieses
Bereiches, hat die Schwingkreisanordnung 37 die Neigung, von der gewünschten Frequenz, entsprechend dem zusammengesetzten Kreis mit den Induktivitäten 67 und 68 und den Kondensatoren 77, 78, 70,
73 und 72 zu einer unerwünschten Frequenz zu springen, die durch den Kreis mit der Induktivität 67 und den Kondensatoren 77, 73 und 72 bestimmt wird. Dies wird nun durch den Widerstand 79 ver- hindert, durch dessen Wirkung der Verlustfaktor des Kreises 67,77, 73,72 grösser wird als der der gesamten Schwingungsanordnung.
Diese Wirkung wird noch unterstützt durch die Verbindung der unteren Belegungen der Kondensatoren 77 und 78 direkt mit Erde anstatt mit den unteren Enden der zugehörigen Induktivitäten 67 und 68, wie es für die Kondensatoren 17 und 18 in Fig. 1 gezeigt ist, weil dadurch eine grössere wirksame Impedanz bei der unerwünschten Frequenz zwischen dem
Oszillatorgitter und dem oberen Ende der Induktivität 67 geschaffen wird.
Wenn der Empfänger auf den tiefsten Frequenzbereich eingestellt ist, hat der Oszillator keine
Neigung, von der gewünschten Frequenz, entsprechend dem zusammengesetzten Kreis mit den Induk- tivitäten 66,67 und 68 und den Kondensatoren 76,77, 78, 70, 73, 72 und 71, zu einer unerwünschten
Frequenz zu springen, die durch den Kreis mit der Induktivität 66 und den Kondensatoren 76, 71, 72 und 73 bestimmt wird, hauptsächlich deshalb, weil die Induktivität 66 verhältnismässig gross ist und daher gewöhnlich als Universalspule mit relativ feinem Draht gewickelt ist, so dass sich daraus ein grosser Verlustfaktor ergibt.
Im Gegensatz dazu sind die Induktivitäten 67 und 68 im allgemeinen
Einzellagenwicklungen von stärkerem Draht, so dass jede einen verhältnismässig niedrigen Verlust- faktor hat.
Zu beachten ist, dass es vorteilhaft ist, das Widerstandselement in jenem Teilschwingungskreis anzuordnen, welcher die auf die kleinste Teilinduktivität folgende, nächstgrössere Teilinduktivität enthält. Ferner empfiehlt es sich, das Widerstandselement in Reihe mit dem nur zu einer Induktivität parallel liegenden Kondensator anzuordnen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen mit einem aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzten Schwingungskreis, wovon zumindest ein Teil einen für sich schwingungsfähigen
Einzelkreis bildet, insbesondere zur Umschaltung auf mehrere Frequenzbereiche, wobei die Induktivitäten des Einzelkreises und des zusammengesetzten Schwingungskreises zumindest teilweise gemeinsam sind, dadurch gekennzeichnet, dass im kapazitiven Schenkel eines Einzelkreises ein Widerstands- element von solcher Grösse vorgesehen ist, dass der Verlustfaktor des Einzelkreises gross genug wird, um die Neigung zu unerwünschtem Schwingen in der durch den Einzelkreis bestimmten Frequenz zu verhindern.