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Schaltung und Vorrichtung zur Erhöhung der Trennschärfe von elektrischen Sehwingungskreisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Schwingungskreise, welche zum Empfang oder zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen dienen. Es ist bekannt, bei derartigen Schwingung- kreisen eine erhöhte Unterdrückung von ausserhalb des Durchlassbereiches liegenden Schwingungen dadurch zu erreichen, dass die Gestalt der Resonanzkurven der Schwingungskreise durch Erzeugung von Minimalpunkten neben den Maximalpunkten verbessert wird. Insbesondere ist vorgeschlagen worden, eine derartige Resonanzkurve zu erzeugen, indem Minimalpunkte durch aus parallel geschal- teten Kapazitäten und Induktionen gebildete Sperrkreise hervorgerufen werden (Vierpol).
Den bisher bekannten Schaltungen haften jedoch wesentliche Nachteile an, insbesondere eine schädliche Vermehrung der Dämpfung im Bereich des gewünschten Frequenzbandes, Verringerung der wirksamen Energie, mangelnde Trennschärfe ausserhalb des gewünschten Resonanzfrequenzbandes und starke Veränderlichkeit der Breite des Resonanzfrequenzbandes mit Verstellung der Frequenz.
Nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung lässt sich eine wesentlich erhöhte Unter- drückung der ausserhalb des Durchlassbereiches liegenden Schwingungen bei verhältnismässig geringer
Schwächung der wirksamen Spannung erzielen, wenn Minimalpunkte in der Resonanzkurve-vorzugs- weise an beiden Seiten des Maximalpunktes-durch mit einem Parallelresonanzkreis in Serie liegende
Blindwiderstände (Saugkreise) hervorgerufen werden. Erzielt wird die Ausbildung von Minimalpunkten durch eine Serienresonanz (Saugkreis) mittels gleichzeitiger Energiezufuhr und-entnahme über einen die Serienschaltung von Parallelresonanzkreis und zusätzlichem Blindwiderstand überbrückenden weiteren zusätzlichen Blindwiderstand.
Der Maximalpunkt wird dann nicht durch den Parallelkreis allein, sondern durch eine Parallelresonanz dieses Kreises mit einem weiteren zusätzlichen Blindwiderstand, welcher auch aus mehreren Kapazitäten oder mehreren Induktionen gebildet sein kann, erzeugt, wobei der zusätzliche Überbrückungsblindwiderstand die Ableitung von Störschwingungen erleichtert.
Erfindungsgemäss wird deshalb vorgeschlagen, dass zu der Serienschaltung des Parallelresonanzkreises und des zusätzlichen Blindwiderstandes ein weiterer zusätzlicher Blindwiderstand parallel gelegt wird, über welchen die Energie zugeführt und entnommen wird und welcher den eine ausreichende Ableitung der Störschwingungen hindernden Gesamtblindwiderstand herabsetzt, dagegen im Durchlassbereich zusammen mit den Gliedern der Serienschaltung in die den Maximalpunkt erzeugende Parallelresonanz eingeht.
Die durch diese Hinzufügung eines weiteren zusätzlichen Blindwiderstandes erstrebte Wirkung tritt nach einer weiteren Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besonders dann ein, wenn die zusätzlichen Blindwiderstände im Abstimmbereich gleichen Blindwiderstandecharakter haben (beide kapazitiv oder beide induktiv) und es wird eine zu starke Veränderung des Frequen/abstandes von Maximum und Minimum dadurch vermieden, dass zur Abstimmung der Schaltung der Blindwiderstandswert eines der den Parallelkreis bildenden Elemente geändert wird. Hiebei ist das Wort"Blindwiderstände"in körperlichem Sinne gebraucht, um zur Erhöhung der Übersichtlichkeit die Worte"Kapazitäten und Induktionen"in einem Ausdruck fassen zu können.
Durch die Anordnung des weiteren zusätzlichen Blindwiderstandes tritt zwar eine Spannungsteilungund damit eine gewisse Schwächung der wirksamen Spannung ein. Es nimmt jedoch bei gleichem
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Bei Ausbildung der Minimalpunkte in der Resonanzkurve eines Schwingungskreises durch einen mit einem Parallelresonanzkreis in Serie schwingenden zusätzlichen Blindwiderstand (Saugkreis) kann nach weiteren Erkenntnissen und Vorschlägen der Erfindung eine erhöhte Unterdrückung der ausserhalb des Durchlassbereiches liegenden Schwingungen bei verhältnismässig geringer Schwächung der wirksamen Spannung dadurch erzielt werden, dass die zusätzlich angeordneten Blindwiderstände durch Induktionen mit im Resonanzbereich induktivem Blindwiderstandscharakter gebildet sind.
Gerade die niedrigen Störschwingungen (z. B. Langwellfunker), welche am schwersten auszusieben sind, werden durch die zusätzlichen Induktionen der genannten Art wirksam abgeleitet.
In allen Fällen kann die Trennschärfe in der Nähe des Durchlassbereiches durch Anordnung weiterer Schwingungskreise mit entgegengesetzt unsymmetrischer Resonanzkurve, die Trennschärfe in grösserem Abstand vom Durchlassbereich durch Anordnung zusätzlicher Schwingungskreise mit symmetrischer Resonanzkurve verbessert werden, wobei die Anwendung von Kaskaden-oder Bandfilterschaltung möglich ist. Die Kombinationen, welche sich im einzelnen aus diesen Erkenntnissen ergeben, sollen an Hand der Ausführungsbeispiele erläutert werden. Da die zusätzlichen Blindwiderstände eine Spannungsteilung hervorrufen, sind sie im folgenden im Interesse einer kurzen und klaren Fassung als Teile des Spannungsteilers bezeichnet worden.
Die Fig. 1-5 zeigen verschiedene Formen von Resonanzkurven mit der Frequenz t als Abszisse und der Spannung U als Ordinate, die Fig. 6-10 Schaltungen gemäss der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist die Resonanzkurve eines normalen Schwingungskreises bekannter Stellung dargestellt.
Fig. 2 zeigt dagegen die an sich bekannte unsymmetrische Resonanzkurve eines Schwingungskreises nach der vorliegenden Erfindung, welche im Punkte Bein Spannungsmaximum und in Nachbarschaft des Punktes B beim Punkte A ein Spannungsminimum aufweist. Die Resonanzkurve der Fig. 3 hat einen spiegelsymmetrisch gleichen Charakter. Die Einzelresonanzkurven nach den Fig. 2 und 3 lassen sich zu einer resultierenden Resonanzkurve nach Fig. 4 zusammensetzen, bei welcher beiderseits des Spannungsmaximums B jeweils mindestens ein Spannungsminimum Al und A. vorkommt. Werden zwei Schwingungskreise mit entgegengesetzt unsymmetrischer Resonanzkurve nach Vorschlägen der vorliegenden Erfindung beispielsweise in Bandfilterschaltung gekoppelt, so ergibt sich eine Gestalt der Resonanzkurve etwa entsprechend der Fig. 5.
In den Fig. 6-10 bedeutet +A den Anschluss an Pluspole der Anodenbatterie,-1 den Anschluss an den Minuspol der Anodenbatterie und an den Pluspol der Gittervorspannungsbatterie und-G den Anschluss an Minuspole der Gittervorspannungsbatterie.
Fig. 6 gibt eine vollständige Empfängerschaltung mit einem Eingangskreis nach den Vorschlägen der vorliegenden Erfindung wieder. Die zwischen der Antenne 1 und der Erde 2 auftretende Hochfrequenzspannung wird über die Kapazität 3 dem aus der Induktion 4 und der Kapazität 5 sowie den zusätzlichen Kapazitäten 6, 11 bestehenden Schwingungskreis zugeführt, d. h. zur Zuführung der Hochfrequenzspannung wird der hiedurch hervorgerufene Spannungsabfall an'dem zusätzlichen Blindwider- stand 6 benutzt. Es könnte ebensogut die Zuführung-eventuell unter Fortfall der Kapazität J- auch nur über einen Teil des kapazitiven Blindwiderstandes 6 erfolgen, wenn dieser unterteilt würde.
Die Entnahme der Hoehfrequenzspannung erfolgt über den gleichen Blindwiderstand 6 des Spannungteilers 6, 7 wie die Zuführung. Diese Nutzspannung wird durch die Kapazität 8 dem Gitter der Verstärkerröhre 9 zugeführt. Von dem Aussenwiderstand 10 der Röhre 9 wird die verstärkte Hochfrequenzspannung abgegriffen und über die Kapazität 11 dem aus der Induktion 12 und der Kapazität 13 be- stehenden Schwingungskreis 12, 1. 3 zugeführt, welcher nicht nach dem Vorschlag des Hauptanspruches ausgebildet ist. Von diesem Schwingungskreis 12, li bekannter Schaltung wird die Hochfrequenzspannung über den Kondensator 14 der Röhre 15 geführt.
Die in der Röhre 15 verstärkte Hochfrequenzspannung wird von dem Aussenwiderstand 16 der Röhre 15 über den Kondensator 17 dem Schwingungkreis zugeführt, welcher aus der Induktion 18 und der Kapazität 19 besteht und durch die zusätzlichen
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Scheitelpunkt erzeugen, welcher bei niedrigerer Frequenz liegt als der maximale Scheitelpunkt (wie Fig. 2), dagegen in der Resonanzkurve des Schwingungskreises 18, 19 einen minimalen Scheitelpunkt oberhalb der des maximalen Scheitelpunkte der Resonanzfrequenz (wie Fig.
3). In beiden Fällen bestehen die Schwingungskreise aus den parallel geschalteten Blindwiderständen 4, 5 oder 18, 19 und werden mit den zusätzlichen Blindwiderständen 6, 7 oder 20, 21 in eine Resonanz gebracht, deren
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Frequenz von der Eigenfrequenz der Schwingungskreise 4, 5 oder 18, 19 abweicht. Sämtliche Ordinaten- werte der Resonanzkurven sind innerhalb des Resonanzfrequenzbandes höher als die Ordinatenwerte dieser minimalen Scheitelpunkte. Die Einzelresonanzkurven der Schwingungskreise schneiden sich also innerhalb des Resonanzfrequenzbandes bei höheren Ordinatenwerten als diejenigen der mini- malen Scheitelpunkte.
Bezüglich der Dimensionierung der dargestellten zusätzlichen Kapazitäten ergibt es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Kapazitätswerte der zusätzlichen Blindwiderstände um höchstens 500 cm voneinander verschieden sind. Der Verhältniswert der zusätzlichen Kapazität, über welche gleichzeitig nach dem Vorschlag des Hauptanspruches Energie zu-und abgeführt wird, zu der andern zusätzlichen Kapazität wird vorteilhaft möglichst klein gewählt, während bei getrennter
Spannungsentnahme und-zufuhr über verschiedene Kapazitäten abweichend vom Vorschlag des Haupt- anspruches der Kapazitätswert des einen Blindwiderstandes den zehnfachen Kapazitätswert des andern
Blindwiderstandes nicht überschreiten sollte.
Der grösste Wirkungsgrad wird im letzteren Falle erzielt, wenn die Kapazitätswerte der Blindwiderstände möglichst gleich gross sind. Hiebei sind die Röhrenkapazitäten und sonstige zur Wirkung kommende Kapazitäten, die zu den zusätzlichen Kapazitäten parallel liegen, mit einzurechnen. In der in Fig. 6 gezeigten Schaltung ist der Charakter der zusätzlichen Blindwiderstände 6,7 und 20, 21 kapazitiv.
Die verschiedenartige Lage des minimalen Scheitelpunktes zum maximalen Scheitelpunkt in den Resonanzkurven wird dadurch erzielt, dass infolge der
Spannungszufuhr und-entnahme am gleichen Punkt gemäss den Vorschlägen des Hauptanspruches innerhalb des Schwingungskreises 4, 5,6, 7 ein in Reihenresonanz schwingender Saugkreis gebildet wird, welcher aus 4, 5, 7 besteht, während im Schwingungskreis 18. 19, 20, 21 ein in Parallelresonanz schwingender Sperrkreis durch 18, 19 gebildet wird. In beiden Fällen wird der maximale Scheitelpunkt durch den gesamten in Parallelresonallz schwingenden Abstimmkreis 4, 5, 6,7 oder 18, 19, 20, 21 hervorgerufen.
Als Eingangskreis für eine derartige Schaltungsweise eignet i-ich der nach dem Vorschlag des Hauptanspruches ausgebildete Schwingungskreis 4,5, 6,7 deshalb besonders gut, weil bei ihm die Spannungszuführung und-entnahme über den gleichen Blindwiderstand 6 erfolgt, da die hiebei auftretende Reihenresonanz weniger dämpfungsempfindlich ist als eine Parallelresonanz. Der Schwingungskreis 12, 13 bekannter Schaltung ist zwecks Verhütung des Durchschlagen von Störwellen jenseits der minimalen Scheitelpunkte in bezug auf den maximalen Scheitelpunkt angeordnet, u. zw. in der dämpfungsärmsten Stufe, im vorliegenden Falle zwischen den beiden Sebwingungskreisen 4, 5,6, 7 und 18, 19, 20, 21, welche entgegengesetzt unsymmetrische Resonanzkurven aufweisen.
Zur Vergleichmässigung des Frequenzabstandes der minimalen Scheitelpunkte in der resultierenden Resonanz- kurve des Schwingungskreissystems über den gesamten Abstimmbereich sind die Kondensatoren 7 und 20, 21 mit den Abstimmkondensatoren 5 und 19 mechanisch gekoppelt, so dass sie während des Abstimmvorganges mitlaufend verändert werden. Durch die mechanische Kopplung werden die Kondensatoren 20 und 21 in gleichem Verhältnis mit dem abstimmenden Kondensator 19 geändert, wodurch der Abstand des minimalen Scheitelpunkte in der Resonanzkurve vom maximalen Scheitelpunkt angenähert vollständig konstant gehalten wird. Zur leichteren konstruktiven Durchführung wird von den zusätzlichen Blindwiderständen 6, 7 nur der Kondensator 7 mit dem Abstimmkondensator 5 mitlaufend verändert.
Zweckmässig wird hier die Kapazitätsänderung des Kondensators 7 kleiner gewählt als diejenige des Abstimmkondensators 5, um die Unvollkommenheit des Ausgleiches zu beseitigen.
In Fig. 7 sind für den ebenfalls nach dem Vorschlag des Hauptanspruches ausgebildeten Eingangskreis 4, 5,6, 7 die gleichen Bezugsziffern eingetragen. Dieser Eingangskreis ist über die Kapazität 8, in diesem Falle unmittelbar mit dem Schwingungskreis 18, 19, 20, 21, welcher zwar dem Vorschlag des Hauptanspruches nicht entspricht, aber eine Resonanzkurve von umgekehrt unsymmetrischer Form hat als der Schwingungskreis 4, J, 6, 7, gekoppelt. An die Kapazität 22 schliesst sich die Röhre 9, die Kapazität 11 und der Schwingungskreis 12, 13 bekannter Schaltung an.
Hierauf folgt der Nieder- frequenzteil 23, 24. Es sind also bei dieser Schaltung die bei den Schwingungskreise 4, 5, 6, 7 und 18, 19, 20, 21 mit entgegengesetzt unsymmetrischer Resonanzkurve unter gegenseitiger Kopplung in einer Stufe angeordnet (Bandfilters°haltung), während der zusätzliche Schwingungskreis 12, 13 bekannter Schaltung hinter diese Stufe geschaltet ist.
In Fig. 8 stellt die Röhre 31 eine Zwischenfrequenzverstärkerröhre eines Überlagerungsempfängers dar, die auf den Schwingungskreis normaler Schaltung 33, 34 als Anodensperrkreis arbeitet. Die an diesen Aussenwiderstand abfallende Hochfrequenzspannung wird von der Kapazität 35 auf die zusätzliche Kapazität 38 der zusätzlichen Blindwiderstände 38, 39 übertragen, welche den Schwingungskreis 36,37 überbrücken. Da hier die Spannungszufuhr an einem andern Punkt erfolgt als die Spannungsentnahme, so entspricht dieser Schwingungskreis nicht dem Vorschlag des Hauptanspruches.
Die an der Kapazität 39 abfallende Hochfrequenzspannung gelangt an das Gitter 40 der Röhre 41, die auf den Schwingungskreis 42,43 bekannter Schaltung als Anodensperrkreis arbeitet. Die an diesen Aussenwiderstand abfallende Hoehfrequenzspannung wird über die Kapazität 44 dem Schwingungkreis 45, 46, 47, 48 zugeführt, welcher nach dem Vorschlag des Hauptanspruches ausgebildet ist. Der an der Kapazität 47 auftretende Spannungsabfall gelangt an das Gitter 49 der Röhre 23, die die Hochfrequenz gleichrichtet, verstärkt und im Telephon 24 hörbar macht. Bei der vorliegenden Schaltung ist also mit dem Schwingungskreis 36, 37,. 38, 39, dessen Resonanzkurve maximale und minimale
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Scheitelpunkte aufweist, ein Schwingungskreis 33, 34, welcher eine symmetrische Resonanzkurve hat, in einer Stufe angeordnet.
Da auf diese Weise der Schwingungskreis 33, 34 bekannter Schaltung im Anodenkreis der Röhre 31 liegt, arbeitet die Röhre 31 mit erhöhtem Wirkungsgrad. Das gleiche gilt für den Schwingungskreis 42, 43, welcher im Anodenkreis der Röhre 41 liegt.
In Fig. 9 gelten für den wiederum nach den Vorschlägen des Hauptanspruches ausgebildeten
Eingangskreis die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 6 und 7. Der Blindwiderstand 54 der zusätzlichen
Induktionen 54,55, die den Schwingungskreis 52, 53 überbrücken, wird zur Spannungszuführung und-entnahme herangezogen. Auch dieser zweite Kreis entspricht hier den Vorschlägen des Hauptanspruches. Die entnommene Spannung wird über die Kapazität 56 der Röhre 23 zugeführt, die sie gleichrichtet, verstärkt und im Telephon 24 hörbar macht. In dieser Schaltung erfolgt die Abstimmung durch Veränderung der Selbstinduktion 4 und 52 der Schwingungskreise 4,5, 6, 7 und 52, 53, 54. 55.
Dadurch wird eine angenähert lineare Abhängigkeit der Änderung des Frequen/abstandes der minimalen Scheitelpunkte vom maximalen Scheitelpunkt erzielt.
Die zusätzlichen Blindwiderstände 6, 7 haben vorwiegend kapazitiven, dagegen 54, 55 vorwiegend induktiven Charakter. Hiedurch verläuft die angenähert lineare Abhängigkeit umgekel ! rt und hebt sieh praktisch auf, so dass die Abstände der minimalen Scheitelpunkte in der resultierenden Resonanzkurve voneinander konstant bleiben. Es wird aber ausserdem erreicht, dass allein durch den Wechsel im Charakter der Spannungsteiler eine spiegelbildliche Ausbildung der unsymmetrischen Resonanzkurven der einzelnen Schwingungskreise bei in gleicher Weise vorgenommener Spannungs- zuführung und-entnahme erfolgt. Es könnten daher beide Schwingungskreise nach den Vorschlägen des Hauptanspruches ausgebildet werden, so dass sich eine besonders wirksame Ableitung fernab liegender Störfrequenzen ergibt.
In Fig. 10 gelten die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 9. Der Unterschied besteht darin, dass im Schwingllngskreis 4,5, 6,7 die zusätzlichen Blindwiderstände 6,7 ebenfalls vorwiegend induktiven Charakter haben, im Schwingungskreis 52, 53, 54, 55 nicht die Induktion 52, sondern die Kapazität zwecks Abstimmung verändert wird. Weiterhin erfolgt die Spannungszuführung und-abfuhr zum und vom Schwingungskreis 4, 5,6, 7 nicht gemeinsam über den gleichen Blindwiderstand 6, sondern getrennt, nämlich die Zuführung über den Blindwiderstand 6 und die Entnahme über den Blindwiderstand 7. Damit entspricht dieser Schwingungskreis nicht mehr dem Vorschlag des Hauptanspruches.
Der Effekt jedoch ist hinsichtlich der Erzielung gleichmässiger Abstände der minimalen Scheitelpunkte in der Resonanzkurve über den gesamten Abstimmbereich genau der gleiche wie bei der Schaltung der Fig. 9.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur erhöhten Unterdrückung der ausserhalb des Durchlassbereiches liegenden Schwin- gungen bei elektrischen Schwingungskreisen mit einem Maximalpunkt (B) und einem durch einen mit einem Parallelresonanzkreis (4, 5) in Serie schwingenden zusätzlichen Blindwiderstand (7) (Saugkreis) erzeugten Minimalpunkt (A) in der Resonanzkurve, dadurch gekennzeichnet, dass git der Serien-
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