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Bandfiltereinrichtung zur Veränderung der Breite des durchgelassenen Frequenzbandes.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bandfiltereinrichtung zur Veränderung der Breite des durchgelassenen Frequenzbandes, welche besonders zur Regelung der Selektivität eines Superheterodyneempfängers geeignet ist.
Bandfilter der zur Zeit gebräuchlichen Art enthalten gewöhnlich zwei auf gleiche oder verschiedene Frequenzen abgestimmte Resonanzkreise, die induktiv, kapazitiv oder durch eine geeignete Kombination dieser Kopplungsarten gekoppelt sind. Die durchgelassene Bandbreite kann dabei entweder durch Veränderung der Kopplung oder durch Verstimmen der beiden Kreise verändert werden. Die erwähnten Kopplungen übertragen dabei in beiden Richtungen und es ist infolgedessen eine Vertauschung der Eingangsklemmen mit den Ausgangsklemmen möglich, ohne die Übertragungseigenschaften der Einrichtung wesentlich zu verändern.
Bei derartigen Bandfiltern sind im allgemeinen nur mechanische oder verhältnismässig komplizierte nichtmechanische Mittel zur Regelung der übertragenen Bandbreite brauchbar. Ausserdem ist eine Verstärkung der übertragenen Schwingungen zwischen ihrem Eingangs-und Ausgangskreis nicht möglich.
Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber eine Bandfiltereinrichtung zur Veränderung der Breite des durchgelassenen Frequenzbandes mit je einem Schwingungskreis als Eingangs-und Ausgangskreis, welche auf Frequenzen innerhalb des durchgelassenen Frequenzbandes abgestimmt sind, wobei zwischen den beiden Kreisen zwei voneinander getrennte Übertragungsmittel vorgesehen sind, welche an sich weniger selektiv sind als die beiden Kreise ; erfindungsgemäss sind dabei die Übertragungsmittel derartig ausgebildet und angeordnet, dass das eine Übertragungsmittel nur in der Richtung vom Eingangskreis zum Ausgangskreis und das andere nur vom Ausgangskreis zum Eingangskreis wirksam ist ;
ferner sind die Übertragungsmittel so bemessen, dass das Übertragungsmass bzw. das Verhältnis der Ausgangsenergie zur Eingangsenergie bei dem vom Eingangskreis zum Ausgangskreis, d. h. vorwärts übertragenden Mittel wesentlich grösser ist als bei dem rückwärts übertragenden Mittel und dass durch Zusammenwirken der beiden Kreise mit den beiden Übertragungsmitteln zwischen der auf den Eingangskreis rückübertragenen Spannung und der in dem Eingangskreis von aussen erregten Spannung eine solche Phasenverschiebung bewirkt wird, dass bei Frequenzen in der Nähe der Resonanzfrequenzen der Kreise eine dämpfende und bei Frequenzen oberhalb und unterhalb der genannten Resonanzfrequenzen eine entdämpfende Wirkung vorhanden ist.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung ist durch Veränderung des Übertragungsmasses einer oder beider Kopplungsmittel eine einfache Regelung der durchgelassenen Bandbreite möglich. Ausserdem kann zwischen Eingangs-und Ausgangskreis eine Verstärkung stattfinden, indem als gerichtet übertragende Kopplungsmittel Verstärkerröhren verwendet werden. Die Veränderung des Übertragungsmasses erfolgt dabei in einfachster Weise durch die Veränderung der Gittervorspannung einer dieser Röhren.
Die Übertragungskennlinie des Filters kann z. B. durch Veränderung der Arbeitssteilheit einer Röhre innerhalb des rückwärts wirkenden Kopplungsmittels beeinflusst werden, wobei sich eine zur mittleren Bandfrequenz symmetrische Verschiebung der Grenzfrequenzen ergibt, wie es auch bei symmetrischer Verstimmung des Eingangs-und Ausgangskreises der Fall ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Eingangs-und Ausgangskreis in der Vorwärtsrichtung durch einen Röhrenverstärker und in der Rückwärtsrichtung durch einen Rückkopplungsweg gekoppelt, in dem gleichfalls ein Röhrenverstärker liegt, dessen Arbeitssteilheit geregelt wird. Dabei ist die Verstärkung in der Vorwärtskopplung grösser als in der Rückwärtskopplung. Die Selektivitätsregelung in einem Empfänger sollte so wirken, dass die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes nur dann verringert wird, wenn eine Störschwingung von nennenswerter Stärke den Empfang beeinträchtigt, und dass beim Fehlen von Störungen die Breite des durchgelassenen Bandes so weit vergrössert wird, dass alle Seitenbandfrequenzen des gewünschten Signals wiedergegeben werden.
Diese Regelung kann auch in Abhängigkeit von der Amplitude der gewünschten Trägerschwingung erfolgen, wobei gleichzeitig die Verstärkung des Empfängers im Sinne einer Konstanthaltung der Ausgangsamplitude beeinflusst wird.
Vorteilhafterweise soll jedoch die Selektivitätsregelung unwirksam bleiben, solange die Amplitude des gewünschten Signals unter einem vorher bestimmten Grenzwert liegt.
Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird in der Rückwärtskopplung eine Röhre mit scharfem unteren Eennlinienknick verwendet ; es ist bekannt, dass bei diesen Röhren eine empfindlicher Regelung der Arbeitssteilheit in Abhängigkeit von der Gittervorspannung erfolgt, als bei den sogenannten Exponentialröhren.
Wenn jedoch der Arbeitspunkt durch die Vorspannung kurz vor den unteren Knick der Kennlinie eingestellt ist, so treten für grössere Eingangswechsel- spannungen leicht Verzerrungen ein wegen der starken Krümmung der Kennlinie im Bereich des unteren Knickes. Die Verwendung einer solchen Röhre in der Rückwärtskopplung kann aber durch geeignete Bemessung der Kopplungen zwischen dem Ausgangskreis und der Vorwärts-und Rückwärts- kopplung ermöglicht werden, wobei die Eingangsspannung dieser Röhre verhältnismässig klein gegenüber der Ausgangsspannung der Einrichtung gehalten und die Aussteuerung auf einen verhältnismässig kleinen Bereich der Kennlinie begrenzt wird.
Durch Neutralisation der kapazitiven Streukopplungen zwischen den Endkreisen wird die Wirkungsweise stabilisiert und es ergeben sich symmetrische Resonanzkurven.
Die Bandfiltereinrichtung nach der Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung im Zwischenfrequenzteil eines Superheterodyneempfängers. Dabei werden geeignete Steuermittel vor- gesehen, um in gewünschter Weise die Verstärkung in der Vorwärtskopplung und die Breite der Band- filterkennlinie beeinflussen zu können. Die Regelung der genannten Grössen wird durch Veränderung der Arbeitssteilheit der in den beiden Kopplungswegen enthaltenen Röhren in Abhängigkeit von der
Amplitude des gewünschten Zeichenträgers gesichert. Dabei soll die Rüekwärtskopplung im wesentlichen so lange unwirksam gehalten werden, bis die Empfangsamplitude einen vorher bestimmten
Wert übersteigt.
Für übermässige Empfangsamplituden oberhalb dieses Wertes wird mit Hilfe der
Steuermittel eine Herabsetzung der Verstärkung in der Vorwärtskopplung und gleichzeitig eine im
Verhältnis dazu grössere Erhöhung der Verstärkung in der Rückwärtskopplung bewirkt. Auf diese
Weise sind die Funktionen der Verstärkungs-und Selektivitätsregelung miteinander kombiniert und das gewünschte Zusammenwirken ist gesichert.
In Fig. 1 ist eine Bandfiltereinrichtung nach der Erfindung dargestellt, welche einen abge- stimmten Eingangskreis 10 und einen abgestimmten Ausgangskreis 11 enthält, die über die Spulen 12 und 13 mit der Eingangsspannungsquelle und mit einem Nutzkreis gekoppelt werden können. Zwischen den Kreisen 10 und. 11 sind Kopplungsmittel vorgesehen, welche nur einseitig gerichtet übertragen und deren Wirkungsweise geregelt werden kann. Die Kopplung zwischen den Spulen 12 und 13 und den zugehörigen Kreisen 10 und 11 wird verhältnismässig lose gewählt, um die Wirkung der an die Spulen 12 und 13 angeschlossenen Impedanzen auf die abgestimmten Kreise der Bandfiltereinriehtung 'zu verringern.
Zur Vorwärtskopplung ist eine Röhre 14 vorgesehen, deren Eingangselektrode durch die Spule 15 mit dem Eingangskreis 10 und deren Ausgangselektrode durch die Spule 16 mit dem Ausgangskreis 11 gekoppelt sind. In dieser Verstärkerstufe wird vorzugsweise eine sogenannte Exponentialröhre verwendet, deren Arbeitssteilheit in sehr feinen Stufen einstellbar ist und deren GitterAnodenkapazität durch ein Schirmgitter auf einen sehr kleinen Wert gebracht ist. Die restliche kapazitive Kopplung zwischen dem Eingangskreis und dem Ausgangskreis ist durch den Kondensator 17 angedeutet, der mit gestrichelten Linien gezeichnet ist. Die Betriebsspannungen für Schirmgitter und Anode werden von den Gleichspannungsquellen 18 und 19 geliefert.
Zur Einstellung der Vorwärtskopplung sind Mittel vorgesehen, um die Arbeitssteilheit der Röhre 14 in geeigneter Weise zu verändern.
Hiezu dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spannungsquelle 20, welche durch einen Spannungsteiler 21 überbrückt ist ; der einstellbare Abgriff 22 ist mit dem Steuergitter der Rohre 74 verbunden. Der zwischen Gitter und Kathode liegende Teilwiderstand des Spannungsteilers ist durch einen Kondensator 23 für Hochfrequenzströme überbrückt.
Als Rückwärtskopplung ist die Röhre 24 vorgesehen, deren Eingangselektroden mit dem Aus- gangskreis 11 durch die Spule 25 und deren Ausgangselektrode mit dem Eingangskreis 10 durch die Spule 26 gekoppelt sind. An dieser Stelle wird vorteilhafterweise als Verstärkerröhre eine Pentode verwendet, welche eine kleine Gitteranodenkapazität besitzt und deren unterer Kennlinienknick scharf ausgebildet ist. Die verbleibende kapazitive Kopplung zwischen dem Eingangskreis und dem
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Ausgangskreis ist bei dieser Röhre durch den gestrichelt eingezeiehneten Kondensator 27 angedeutet.
Die Betriebsspannungen für Sehirmgitter und Anode werden von den Batterien 28 und 29 geliefert.
Zur Einstellung der Steuergittervorspannung und damit zur Regelung der Rückwärtskopplung dient bei der Röhre 24 die Spannungsquelle 30 zusammen mit dem Spannungsteiler 31, dessen ein- stellbare Abgriff 32 mit dem Gitter verbunden ist. Auch hier ist der im Gitterkreis liegende Teil- widerstand für Hochfrequenzschwingungen durch den Kondensator 33 überbrückt.
Beide Kopplungsmittel sind in bezug auf die in Frage kommenden Betriebsfrequenzen nicht selektiv, um bei allen Frequenzen innerhalb des Arbeitsbereiches gleiche Übertragungsbedingungen zu schaffen.
Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der Bandfiltereinriehtung nach der Erfindung ist es von besonderer Wichtigkeit, zunächst die Phasenverhältnisse in der Vorwärtskopplung und in der Ruckwärtskopplung klarzustellen. Es sei dabei angenommen, dass innerhalb der Vorwärtskopplung in den induktiven Kopplungen der Röhren mit den Absehlusskreisen keine Phasenumkehr vorhanden ist. In diesem Fall wird die von der Röhre 14 auf den Ausgangskreis 11 übertragene Spannung im wesentlichen zu der Spannung am Eingangskreis für alle Frequenzen in der Nachbarschaft der Resonanzfrequenzen der Kreise 10 und 11 in Gegenphase liegen, denn bei diesen Frequenzen haben die Kreise 10 und 11 im wesentlichen nur Ohmschen Charakter.
In der Rückwärtskopplung soll durch die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis und der Spule 25 eine Phasenumkehr erfolgen. Da in der Rückwärts- kopplung eine Röhre enthalten ist, wird eine weitere Phasenumkehr verursacht, und die auf diesem Wege auf den Eingangskreis 10 rüekübertragenen Spannungen liegen daher bei den betrachteten Frequenzen in der Nachbarschaft der Resonanzfrequenzen im wesentlichen in Gegenphase zu den Eingangsspannungen, welche (über die Spule 12) diesem Kreis direkt zugeführt werden. Wenn die
Kreise 10 und 11 auf gleiche Resonanzfrequenzen abgestimmt sind, so sind die dem Eingangskreis direkt zugeführten Spannungen und die Rückkopplungsspannungen bei dieser Frequenz in Phasenopposition.
Da die Kreise 10 und 11 bei der Resonanzfrequenz ihre maximale Impedanz haben, so wird die Übertragung durch die Röhren 14 und 24 bei dieser Frequenz gleichfalls maximal sein, und ebenso besitzt die dem Kreis 10 zugeführte Rückkopplungsspannung an dieser Stelle ein Maximum. Daraus geht hervor, dass die Einrichtung bei dieser Frequenz durch die Rückwärtskopplung am stärksten gedämpft ist.
Bei Frequenzen wesentlich oberhalb der Resonanzfrequenzen der Kreise 10 und 11 haben diese Kreise kapazitiven Charakter, so dass die Spannungen an dem Kreis 11 gegenüber den Eingangsspannungen um einen zusätzlichen Phasenwinkel von angenähert 900 zurückbleiben, während die dem Kreis 10 zugeführten Rüekkopplungsspannungen gleichfalls um einen zusätzlichen Phasenwinkel von ungefähr 900 nacheilen, so dass durch die zweimalige Phasenverzögerung von 900 die Rückkopplungspannungen für diese Frequenzen mit den direkt angelegten Eingangsspannungen nahezu in Phase sind. Bei diesen Frequenzen sind die Impedanzen der Kreise 10 und 11 jedoch viel kleiner als bei Resonanz, so dass die Übertragung mit Hilfe der Röhren 14 und 24 bedeutend vermindert ist ; ebenso ist daher die Amplitude der Rückkopplungsspannung vermindert.
Bei Frequenzen zwischen den angenommenen Extremfällen der Resonanz und einer Frequenz weit oberhalb der Resonanz haben die Rückkopplungsspannungen Zwischenwerte der Amplitude und ihr Phasenwinkel in bezug auf die Eingangsspannung geht kontinuierlich vom Fall der Dämpfung zum Fall der Anfachung über. Es ist klar, dass bei Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenzen der Kreise 10 und 11 dieselben Zusammenhänge für die Grösse und Phase der Rückkopplungsspannung gelten, wobei natürlich im letzteren Fall die Rückkopplungsspannungen vorauseilen anstatt zurückbleiben.
Die Resonanzkurve, die sich bei der Benutzung der Einrichtung nach Fig. 1 ergeben, ähneln den Kurven, welche sieh bei Verwendung der gleichen abgestimmten Kreise mit induktiver Kopplung erzielen lassen. Die Wirkungsweise der beiden Rohrenkopplungen kann also mit der einer induktiven Kopplung verglichen werden.
Der scheinbare Kopplungskoeffizient der Röhrenanordnung kann als Äquivalent des Wertes k einer induktiven Kopplung angesehen werden, welcher erforderlich sein
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haben und auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt sind, ist die Bedingung für optimale Kopplung zur Erzeugung enter flachspitzigen Resonanzkurve :
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Aus Gleichung (2) ergibt sich, dass die Form der Resonanzkurve von dem Produkt aus den Arbeitssteilheiten g12 und g21 abhängt, während Gleichung (3) zeigt, dass die Vorwärtsübertragung durch das Verhältnis der beiden Steilheiten bestimmt wird.
Durch geeignete Regelung der Steilheitswerte kann nun irgendeine Resonanzkurvenform gleichzeitig mit einem beliebigen Betrag der Ver-
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steilheit in der Vorwärtsrichtung erheblich grösser ist als in der Rüekwärtsriehtung.
Aus Gleichung (1) ergibt sich, dass ein reeller Wert des Kopplungskoeffizienten nur dann vorhanden ist, wenn im Zähler eine ungerade Anzahl der Faktoren negativ ist. Bei der beschriebenen Einrichtung ist a2 infolge geeigneter Polung der Spule 25 in bezug auf die Spule des Kreises 11 negativ gemacht. Wie bereits festgestellt wurde, wird durch diese Polarität der Kopplung eine dämpfende Riickkopplung bei Frequenzen in der Nachbarschaft der Resonanzfrequenzen der Kreise. M und. H erzielt, während bei niedrigeren und höheren Frequenzen die Rückkopplung eine entdämpfende Wirkung besitzt ; sie kann aber niemals zu Schwingungen führen und die Einrichtung ist daher im Gegensatz zu gewöhnlichen entdämpfenden Rüekkopplungssehaltungen stabil.
In den Kurven nach Fig. 3,4 und 5 sind die Wirkungen dargestellt, welche in bezug auf die Form der Resonanzkurve durch Veränderungen der Arbeitssteilheit der Röhren 14 und 24 bewirkt werden können. In diesen Figuren stellen die Kurven A, B und C in der genannten Reihenfolge die
Wirkung fortschreitend grösserer Werte des Kopplungskoeffizienten l ; ; zwischen den Kreisen 10 und 11 dar ; wie oben festgestellt wurde, hängt dieser Kopplungskoeffizient von dem Produkt der Arbeitssteilheiteng12undg21ab.
In Fig. 3 ist der Einfluss einer Veränderung der Arbeitssteilheit der Röhre 14 allein dargestellt.
Die Kurve A entspricht einem bestimmten Wert der Rüekwärtskopplung und einer verhältnismässig kleinen Vorwärtskopplung. Die Kurve B ergibt sich aus Kurve. A durch eine Vergrösserung der Vor- wärtskopplung entsprechend einer Verminderung der negativen Vorspannung, welche der Röhre 14 von dem Spannungsteiler 21 her zugeführt wird. Man erkennt, dass dabei die Verstärkung der Ein- richtung vergrössert wird und die dämpfende Wirkung bei Frequenzen nahe der mittleren Resonanz- frequenz zu einer Abflachung der Spitze führt, während die entdämpfende Wirkung in grösserem
Abstand von der mittleren Resonanzfrequenz noch keinen merklichen Einfluss zeigt. Eine weitere
Vergrösserung der Arbeitssteilheit der Röhre 14 erhöht die Verstärkung weiter.
Dabei wird dann die dämpfende Wirkung der Rückkopplung bei der mittleren Resonanzfrequenz und die anfachende Wirkung bei Frequenzen in einiger Entfernung von der mittleren Resonanzfrequenz bald deutlich erkennbar,
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in der Mitte der Resonanzkurve zeigt.
Die Kurven A', B'und C'der Fig. 4 ergeben sieh durch gleichzeitige Vergrösserung der Vorwärtskopplung und der Rüekwärtskopplung, u. zw. in der Weise, dass das Produkt der beiden Kopplungen zunimmt, während das Verhältnis der beiden konstant bleibt. Die Kurven entsprechen in ihrer Form denen der Fig. 3, wobei jedoch die Verstärkung sich von Kurve zu Kurve weniger ändert.
Die Kurven A", B"und C"der Fig. 5 ergeben sich bei Konstanthaltung der Vorwärtskopplung und Vergrösserung der Rückwärtskopplung.
Ein Vergleich der drei Kurvenseharen liefert wertvolle Erkenntnisse für die praktische Verwendung der Bandfiltereinriehtung. Man sieht, dass der Wert der Vorwärtsübertragung den Haupteinfluss auf die Übertragung von Frequenzen besitzt, welche von der mittleren Resonanzfrequenz der Einrichtung weiter entfernt sind. Eine Veränderung der Vorwärtsübertragung verändert die Ver- stärkung und die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes im gleichen Sinne, während eine Ver- änderung der Rüekwärtskopplung die Verstärkung und die Bandbreite im entgegengesetzten Sinne beeinflusst.
Die Ergebnisse bei alleiniger Veränderung der Rückwärtsübertragung sind äquivalent den Verhältnissen, die sich. durch symmetrische Verstimmung der beiden gekoppelten Resonanzkreise ergeben. Diese Art der Regulierung ist für einige Verwendungsformen gut geeignet, wobei eine gleichzeitige Ausdehnung des durchgelassenen Frequenzbandes und eine Verminderung der Verstärkung gewünscht wird.
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- Es wurden bereits die Vorteile erwähnt, welche sich bei Verwendung einer Röhre mit scharfem unteren Kennlinienknick in der Rückwärtskopplung ergeben. Die Verwendung einer solchen Röhre wird durch geeignete Bemessung der Kopplungen zwischen dem Ausgangskreis 11 und den beiden
Kopplungszweigen ermöglicht, u. zw. in der Weise, dass Verzerrungen in der Rückwärtskopplungs- röhre selbst dann vermieden werden, wenn die Gittervorspannung der Röhre 24 auf Werte eingestellt ist, welche den Arbeitspunkt in den unteren Kennlinienbogen verlegen. Diese gewünschte Dimen- sionierung der Kopplungen kann durch Befolgung weniger einfacher Regeln erzielt werden.
Dazu
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zwischen dem Eingangskreis 10 und der Spule 15 sowie das Verhältnis b2 zwischen der Spule 16 und dem Ausgangskreis 11 hinreichend gross gewählt, um den gewünschten Verstärkungsgrad in der Vor- wärtskopplung zu erhalten. Dieses Produkt würde gleich eins sein, wenn die Eingangselektroden der Röhre 14 direkt mit dem Kreis 10 und die Ausgangselektroden direkt mit dem Kreis 11 verbunden wären. Sodann wird die Arbeitssteilheit der Röhre 24 auf einen mässigen Wert eingestellt und das
Produkt der Kopplungen zwischen dem Kreis 11 und der Spule 25 sowie zwischen der Spule 26 und dem Kreis 10 so eingestellt, dass sich der gewünschte Kopplungskoeffizient und die gewiinsehte
Resonanzkurvenbreite ergeben.
Vorteilhafterweise wird die Kopplung zwischen dem Eingangskreis der Röhre 24 und dem Ausgangskreis 11 sehr klein gewählt und auf jeden Fall viel kleiner als die
Kopplung zwischen dem Ausgangskreis 77 und dem Ausgangskreis der Röhre 14. Ebenso wird die
Kopplung zwischen dem Eingangskreis der Röhre 24 und dem Ausgangskreis 11 vorzugsweise viel kleiner gewählt als die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis der Röhre 24 und dem Eingangskreis 10.
Auf diese Weise wird die zwischen den Eingangselektroden der Röhre 24 auftretende Spannung auf einem sehr kleinen Wert gehalten. Da die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis der Röhre 2. J und
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vermindert ist. Infolge der geringen Kopplung zwischen dem Ausgangskreis 11 und dem Eingangskreis der Röhre 24 wird daher auch der Kopplungskoeffizient 7c nicht wesentlich vermindert. Da der Röhre 24
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ihrer Gitterspannungs-Anodenstromkennlinie beschränkt. Wenn nun die Vorspannung auf einen Wert nahe dem unteren Knick eingestellt ist, so wird im Anodenstrom der Röhre trotzdem keine wesentliche Verzerrung hervorgerufen, und die auf den Eingangskreis zuriickiibertragenen Spannungen sind infolgedessen nicht verzerrt.
Stabilität der Wirkungsweise bei allen Frequenzen und Symmetrie der t'bertragungskennlinien werden gesichert, da sich die Wirkungen der Gitteranodenkapazitäten der Röhren 14 und 21 gegenseitig aufheben. Da als Röhren Sehirmgitterröhren verwendet werden, sind diese Kapazitäten, welche in der Figur durch 17 und 27 angedeutet und in der nachfolgenden Rechnung mit 03 und 04 bezeichnet sind, verhältnismässig klein und bewirken nur geringe kapazitive Kopplungen zwischen dem Eingangskreis 10 und Ausgangskreis 11.
Ausserdem bewirken diese restlichen Elektrodenkapazitäten bei der dargestellten Anordnung Kopplungen, welche sich infolge entgegengesetzter Phasenlage der übertragenen Spannungen gegenseitig aufheben, so dass die kapazitive Gesamtkopplung zwischen den beiden Abschlusskreisen auch aus diesem Grunde sehr gering wird. Die Bedingung für eine vollständige Neutralisation dieser kapazitiven Kopplungen ist durch folgende Gleichung gegeben :
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Da jedoch die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis 11 und dem Eingangskreis der Röhre 2J verhältnismässig klein ist, so ist die durch die Kapazität 27 zwischen den Kreisen 10 und 11 bewirkte Kopplung bei derselben Elektrodenkapazität viel kleiner als die durch die Kapazität 17 der Röhre 14 bewirkte Kopplung, und infolgedessen kann die eben aufgestellte Bedingung nicht erfüllt werden.
Wenn eine vollständige Neutralisation gewünscht wird, kann es erforderlich werden, die Kapazität 27 durch Parallelschaltung des zusätzlichen Kondensators 34 zu vergrössern, welcher zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre 24 angeordnet ist.
In Fig. 2 ist eine etwas veränderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Eingangselektroden der Vorwärtskopplungsrohre 14 direkt mit den Enden des Resonanzkreises 10 und die Ausgangselektroden direkt mit den Klemmen des Ausgangskreises 11 verbunden sind. Die Rückwärtskopplung enthält die Triode 35, welche einen scharf ausgebildeten Kennlinienknick besitzen soll ; es ist bekannt, dass eine solche Triode zwischen dem Steuergitter und der Anode eine erhebliche Kapazität aufweist. Diese Röhre ist mit dem Ausgangskreis 11 über die Leitung 36 gekoppelt, welche an einem Zwischenpunkt des aus den Kondensatoren 37 und 38 gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist, der zum Ausgangskreis 11 parallel liegt.
Der Eingangskreis der Röhre 35 enthält die Mittel zur Kopplungsregelung, u. zw. die Vorspannungsquelle 30, die durch den Spannungsteiler 31 überbrückt wird ; zwischen dem einstellbaren Abgriff des Spannungsteilers und dem Gitter ist der Widerstand 39 vorgesehen. Die erforderlichen Phasenbeziehungen zwischen der direkt auf den Eingangskreis 10
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durch geeignete Polung der Kopplung zwischen dem induktiven Zweig des Eingangskreises 10 und der Spule 26 bewirkt, welche in den Ausgangskreis der Röhre 35 eingeschaltet ist.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Einrichtung nach Fig. 1. Die Verwendung einer nicht abgeschirmten Röhre mit erheblicher Elektrodenkapazität in der Rüekwärtskopplung kann die Verwendung eines zusätzlichen Neutralisationskonden- sators überflüssig machen. Es ist auch festgestellt worden, dass hauptsächlich die kapazitive Kopplung in der Vorwärtsröhre 14 klein sein muss, weil dies die Röhre ist, in welcher die Verstärkerwirkung der Übertragungseinrichtung eintritt.
In Fig. 6 ist ein Superheterodyneempfänger dargestellt, der in seinen Zwischenfrequenzteilen
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kreise vorgesehen, mit deren Hilfe die Bandfiltereinrichtung nach der Erfindung in Abhängigkeit von den Empfangsbedingungen geregelt wird. Der Empfänger enthält einen Hochfrequenzverstärker 39', dessen Eingangskreis mit dem Antennenkreis 40 und dessen Ausgangskreis mit einer Transponierungsstufe 41 verbunden ist. Auf die Transponierungsstufe 41 folgt ein Hilfszwischenfrequenzverstärker 42, der ein sehr breites Frequenzband überträgt. Sein Ausgangskreis ist mit einem Gleichrichter zur Erzeugung der Regelspannung für die automatische Verstärkungsregelung gekuppelt, welcher mit 43 bezeichnet ist.
Die vom Gleichrichter 43 gelieferte Regelspannung wird mehreren Verstärkerröhren des Hochfrequenzverstärkers 39'und der Transponierungsstufe 41 über die Leitung 44 zugeführt.
Der auf die Transponierungsstufe 41 folgende Hauptübertragungskanal enthält in Reihe zwei Zwischenfrequenzverstärker 45 und 46, welche nach Art der Bandfiltereinrichtung entsprechend der Erfindung geschaltet sind. Darauf folgen ein Detektor 47, ein Niederfrequenzverstärker 48 und ein Lautsprecher 49. Die Verstärkung und die Selektivität der Teile 45 und 46 werden in Abhängigkeit von der Stärke der Trägerspannung am Eingangskreis von 46 selbsttätig geregelt, zu welchem Zweck die im Schaltbild mit 50 bezeichneten Steuermittel dienen.
Die Einrichtung 45 enthält in ähnlicher Anordnung wie Fig. 1 einen Eingangskreis 51, der mit dem Ausgangskreis 52 der Transponierungsstufe 41 gekoppelt ist und einen Ausgangskreis 53, der mit dem Eingangskreis 54 der zweiten Bandfiltereinrichtung 46 lose gekoppelt ist. Die Abschluss- kreise 51 und 53 sind in der Vorwärtsrichtung über die Röhre 55 und in der Rückwärtsrichtung über die Röhre 56 miteinander gekoppelt. Zur Lieferung der Elektrodenvorspannungen für die Röhren 55
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zwischen der Spule dieses Kreises und einer Spule 59 mit den Eingangselektroden der Röhre 56 gekoppelt. Im Ausgangskreis dieser Röhre liegt die Spule 60, welche mit der Spule des Eingangskreises 51 gekoppelt ist.
Die Röhre 55 soll zweckmässigerweise eine Schirmgitterexponentialröhre sein, während die Röhre 56 vorzugsweise eine gewöhnliche Triode ist, welche einen scharf ausgebildeten unteren Kennlinienknick besitzt.
Die Einrichtung 46 entspricht in ihrem Aufbau vollkommen der Einrichtung 45 ; sie enthält den Eingangskreis 54 und den Ausgangskreis 61, welcher mit dem Eingangskreis 62 des Demodulators 47 gekoppelt ist ; ausserdem sind wiederum zwei Kopplungszweige vorgesehen, welche die Röhren 63 und 64 enthalten. Zur Versorgung der Röhren mit den notwendigen Betriebsspannungen dienen die Spannungquellen 65 und 66. Die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis 61 und dem Eingangskreis der Röhre 64 wird durch die Gegeninduktivität zwischen der Spule des Kreises 61 und einer Spule 67 gebildet, während die Kopplung zwischen dem Ausgangskreis der Röhre 64 und dem Eingangskreis 54 über die Gegeninduktivität zwischen der Spule des Kreises 54 und einer Spule 68 erfolgt.
Alle Kreise 51-54, 61 und 62 sind auf die Zwischenfrequenz des Empfängers abgestimmt.
Die Steuereinrichtung 50 dient zur automatischen Regelung der Verstärkung und der Bandbreite in den Einrichtungen 45 und 46 ; sie enthält eine Röhre 69, deren Eingangselektroden mit dem Sehwingungskreis 54 über den Kondensator 70 verbunden sind und deren Ausgangskreis den Transformator 71 enthält, welcher zur Übertragung eines breiten Frequenzbandes eingerichtet ist. Die Sekundärseite des Transformators 71 ist mit dem Diodengleichrichter 72 verbunden. Im Gitterkreis der Röhre 69 ist ein Ableitungswiderstand 73 vorgesehen, welcher in Reihe mit dem Filterkondensator 74 zwischen Kathode und Steuergitter angeordnet ist. Das Steuergitter dieser Röhre erhält durch die Spannungsquelle 75 eine geeignete Vorspannung.
Die Regelspannungen für die Kopplungsröhren der Einrichtungen 45 und 46 werden von einem Spannungsteiler entnommen, der die Teilwiderstände 76, 77 und 78 enthält, die für Hoehfrequenzschwingungen durch die Kondensatoren 79 und 80 überbrückt sind ; diese Widerstände bilden den Belastungskreis des Gleichrichters 72. Die Verbindungspunkte zwischen den Widerständen 77 und 78 und zwischen den Kondensatoren 79 und 80 sind bei 81 geerdet.
An den Widerständen 76 und 77 entsteht eine Spannung, welche sich in Abhängigkeit von der Amplitude der Trägerspannung am Kreis 54 verändert ; diese veränderliche Spannung wird den Steuerelektroden der Rückwärtskopplungsröhren 56 und 64 über die Leitung 82 in positiver Polung zugeführt. Innerhalb der Leitung sind Sperrwiderstände 83 und 84 angeordnet. Ausserdem wird auch an dem Wider- stand 78 des Spannungsteilers eine Spannung entwickelt, welche sich entsprechend dem Amplitudenverlauf der Trägerschwingung am Kreis 54 verändert ; diese Regelspannung wird den Steuerelektroden
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der Vorwärtskopplungsröhren 55 und 63 über die Verbindung 85 in negativer Polung zugeführt. Dabei sind gleichfalls innerhalb der Leitung Sperrwiderstände, nämlich 86 und 87, angeordnet.
Zur Stabilisierung der Regelwirkung und, um für den Demodulator 47 eine konstante Eingangs- amplitude der Trägerschwingung zu gewährleisten, ist eine dritte Regelung vorgesehen, welche über die Leitung 88 wirkt, die von dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 76 und 77 ausgeht und zum Steuergitter der Röhre 69 führt.
Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 6 sei zunächst angenommen, dass keine Empfangsträgerschwingung vorhanden ist und dass dabei die Gittervorspannungen der Rüekwärtskopplungsrohren 56 und 64 so gross sind, dass der Arbeitspunkt noch unterhalb des unteren Knickes liegt und dass die Vorspannungen 57,65 und 75 so eingestellt sind, dass Übersteuerungen in den zugeordneten Röhren vermieden werden.
In diesem Falle sind die von dem Gleichrichter 72 entwickelten Regelspannungen klein und mithin erhalten die Steuergitter der Vorwärtskopplungsröhren 55 und 63 über die Leitung 85 nur eine kleine negative Regelspannung ; demgemäss ist die Verstärkung- leistung dieser Röhren gross, während die den Rüekwärtskopplungsröhren 56 und 64 über die Leitung 82 zugeführte positive Regelspannung noch nicht genügt, um die feste negative Vorspannung dieser Röhren aus den Spannungsquellen 58 und 56 zu überwinden. Folglich wird zwischen den Abschlusskreisen der Bandfiltereinrichtungen keine Rückwärtskopplung bewirkt.
Wenn sich die Amplitude des empfangenen Trägers ändert, so ändern sieh auch im gleichen Sinne die den Vorwärtskopplungsröhren zugeführten negativen Regelspannungen, u. zw. in solchem Sinne, dass die Amplitude des dem Demodulator 47 zugeführten modulierten Zwischenfrequenzträgers im wesentlichen konstant bleibt.
Wenn die Amplitude der Empfangsschwingungen einen vorher bestimmten Grenzwert überschreitet, wird die Gittervorspannung der Rüekwärtskopplungsrohren 56 und 64 infolge der zugeführten positiven Regelspannung weniger negativ, so dass nun zwischen den Absehlusskreisen der Bandfiltereinrichtungen eine Rückwärtskopplung bewirkt wird, so dass die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes vergrössert und gleichzeitig die Verstärkung vermindert wird.
Wenn die Amplitude der Trägerschwingung über den eben erwähnten Grenzwert hinaus ansteigt, bewirkt also die Steuereinrichtung 50 gleichzeitig eine Verminderung der Verstärkung und eine Vergrösserung der durchgelassenen Bandbreite durch Vergrösserung der Rückwärtskopplung ; ausserdem wird die Verstärkung auch durch Verringerung der Vorwärtskopplung vermindert. Bei absinkender Trägeramplitude tritt natürlich die umgekehrte Wirkung ein. Die Abgriffe am Spannungsteiler des Gleichrichters 72 sollen zweckmässigerweise so gewählt sein, dass bei Veränderungen der Empfangsamplitude oberhalb des genannten Grenzwertes, d. h. in einem Bereich, wo die Rückwärtskopplung bereits wirksam ist, die Arbeitssteilheiten der Vorwärtskopplungsröhren nur noch schwach verändert werden.
Das Produkt der Arbeitssteilheiten und der sich ergebende Kopplungskoeffizient steigen daher an und veranlassen eine starke Ausdehnung der Bandbreite bei zunehmender Empfangsamplitude.
Durch die Verbindung des Gitters der Röhre 69 über die Leitung 88 mit einem Abgriffspunkt des Spannungsteilers wird eine erhöhte Wirkung der Regeleinrichtung 50 hervorgerufen. Die Verstärkung der Röhre 69 wird nämlich im umgekehrten Sinne zu der Verstärkung der Vorwärtskopplungs- röhren 55 und 63 geregelt, so dass bei einer Zunahme der Trägerwellenamplitude, durch welche eine Verminderung der Verstärkung der Vorwärtskopplungsröhren bewirkt wird, gleichzeitig eine Zunahme der Verstärkung der Röhre 69 erfolgt ; auf diese Weise hat die Regeleinrichtung 50 die Tendenz, den Einfluss der Trägeramplitudenzunahme auf den Gleichrichter 72 noch zu erhöhen, so dass die ganze Regeleinrichtung empfindlicher arbeitet.
Da die Verstärkung der Röhre 69 in diesem Falle umgekehrt zu der Verstärkung der Röhren 55 und 63 geregelt wird, hat man diese Art der Regelung als ,,umgekehrte automatische Verstärkungsregelung"bezeichnet. Diese umgekehrte automatische Verstärkungsregelung erzeugt im vorliegenden Fall erhöhte Veränderungen der Verstärkerleistung bei einer bestimmten Veränderung der Empfangsamplitude, so dass sich eine noch gleichförmigere Ausgangsleistung ergibt. Reicht jedoch die Wirkung der automatischen Verstärkungsregelung ohne die umgekehrte Regelung der Röhre 69 schon aus oder ist sie bereits zu stark, so kann auch das umgekehrte Prinzip angewendet werden, indem der Röhre 69 über die Verbindung 88 eine Regelvorspannung in negativem Sinne zugeführt wird.
In der Anordnung nach Fig. 6 wird mit Hilfe der Steuereinrichtung 50 eine gesamte Verstärkungsänderung bei einer bestimmten Änderung der Empfangsintensität bewirkt, welche grösser ist als die Veränderung der Verstärkung, welche durch die dämpfende Rückwärtskopplung oberhalb
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In Fig. 7 ist eine Abänderung der Steuereinrichtung 50 dargestellt, bei welcher die Beziehung zwischen der Bandbreite und der Signalstärke kritischer ist, d. h. dass bei einer gegebenen Veränderung der Empfangsintensität eine grössere Veränderung der durchgelassenen Bandbreite eintritt als bei der Einrichtung nach Fig. 6. In Fig. 7 ist der Spannungsteiler nämlich an seinem negativen Ende geerdet, so dass die über die Leitung 85 zugeführten Regelspannungen der Vorwärtskopplungsröhren mit zunehmender Empfangsamplitude im positiven Sinne anwachsen. Dadurch wird die negative
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Vorspannung herabgesetzt und die Verstärkung der Vorwärtskopplungsrohren mit zunehmender Eingangsamplitude vergrössert.
Wenn jedoch die Eingangsamplitude den kritischen Grenzwert über- schreitet, werden die Rüekwärtskopplungsrohren wirksam und die Verstärkung der Einrichtung wird in der bereits beschriebenen Weise vermindert. Die Regelspannungen für die Vorwärts-und Rüekwärts- kopplungsröhren sind im Verhältnis zueinander so bemessen, dass die Arbeitssteilheit der Rüekwärts- kopplungsröhren in einem viel stärkeren Mass verändert wird als die Arbeitssteilheit der Vorwärtskopplungsröhren bei derselben Änderung der Eingangsamplitude. Bei dieser Anordnung wirken die beiden Regelungen in bezug auf die Änderung der Gesamtverstärkung gegeneinander und weil die Veränderung in der Rüekwärtskopplung grösser ist,
herrscht die Regelwirkung in bezug auf die Riiekwärtskopplung bei der Bestimmung der Gesamtverstärkung vor. Da nun hiebei die Veränderung der Arbeitssteilheit in der Rüc1.'ìVärtskopplung erheblich grösser ist als bei der Einrichtung nach Fig. 6. ergibt sieh eine grössere Empfindlichkeit der Selektivitätssteuerung, deren Ausmass durch geeignete Verschiebung des Abgriffes 85 am Spannungsteiler in geeigneter Grösse bemessen werden kann.
In Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher zwischen der Steuereinrichtung 50 und den Regelelektroden der Röhren innerhalb der Bandfiltereinrichtungen 45 und 46 nur eine einzige Leitung 85 vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung sind die Kathoden der Röhren 55 und 56 miteinander verbunden ; in ihrem gemeinsamen Kathodenkreis liegt ein Vorspannungswiderstand 90, welcher für Zwischenfrequenzschwingungen durch den Kondensator 91 überbrückt ist.
Das Steuergitter der Rückwärtskopplungsrohre 56 ist durch die Spannungsquelle ? gegenüber Erde positiv vorgespannt. In gleicher Weise sind die Kathoden der Röhren 63 und 64 der Bandfiltereinrichtung 46 miteinander verbunden und erhalten ihre Vorspannung durch die Wirkung eines Vorspannungswiderstandes 93, der durch den Kondensator 94 überbrückt ist. Die Vorspannung des Steuergitter gegenüber Erde wird von der Spannungsquelle 9J geliefert.
Die Steuereinrichtung 50 nach Fig. 8 unterscheidet sich von der Steuereinrichtung der Fig. 6 dadurch, dass die Kathoden der Röhren 69 und 72 durch eine Leitung 96 miteinander verbunden sind ; die Kathoden dieser Röhren sind gegenüber dem Steuergitter der Röhre 69 durch die Spannungs-
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Kathode eine entsprechende negative Vorspannung ; ausserdem ist eine zweite Spannungsquelle 98 vorgesehen, welche dem Steuergitter der Röhre 69 gegenüber Erde eine positive Vorspannung erteilt.
Die Regelspannungsleitung 85 für die Vorwärtskopplungsröhren 55 und 68 ist mit dem negativen Ende des Widerstandes 99 verbunden, der im Gleichrichterkreis liegt und durch den Kondensator 100 überbrückt ist.
Die Wirkung der Schaltung nach Fig. 8 ist am leichtesten zu verstehen, wenn man zunächst die Vorspannungen an den Eingangselektroden der Röhren betrachtet. Durch die Wirkung der Spannungsquellen 97 und 98 sind die Kathoden der Röhren 69 und 72 gegenüber Erde positiv vorgespannt. Wenn nun keine Empfangsträgerschwingung vorhanden ist, sind die Steuergitter der Vorwärtskopplungsröhren 55 und 63 gegenüber Erde, jedoch nicht gegenüber ihren Kathoden positiv. Diese positiven Vorspannungen müssen genügend gross bemessen sein, so dass die Entladungsströme der Röhren 55 und 63 an den zugehörigen Widerständen 90 und 93 Spannungsabfälle verursachen, welche genügen, um den Rückwärtskopplungsröhren J6 und 64 Vorspannungen zu erteilen, so dass der Arbeitspunkt unterhalb des unteren Kennlinienknickes liegt.
Die Widerstände 90 und 98 mÜssen ausserdem so bemessen sein, dass die daran auftretenden Spannungsabfälle zusammen mit der über die Regelspannungsleitung zugeführten Vorspannung die richtige Grösse haben, um die Verstärkung der Vorwärtskopplungsrohren für den betrachteten Fall auf den Maximalwert einzustellen. Mit zunehmender Eingangsamplitude wird die Leitung 85 gegenüber der Kathodenverbindungsleitung 96 zunehmend
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über die Leitung 85 zugeführt wird, bewirkt eine negativer Gittervorspannung und mithin eine Verminderung des Entladungsstromes dieser Röhren.
Infolgedessen verkleinert sich auch der Spannungsabfall an den Widerständen 90 und 93, und die negative Gittervorspannung der Rüekwärtskopplungs- röhren 56 und 64 nimmt entsprechend ab ; dadurch werden bei einem durch die Überschreitung des unteren Kennlinienkniekes bestimmten kritischen Grenzwert die Rückwärtskopplungsröhren wirksam.
Oberhalb dieses Grenzwertes bestimmt die von der Eingangsintensität abhängige Regelspannung, welche den Steuerelektroden der Rückwärtskopplungsröhren 56 und 64 zugeführt wird, den Betrag der Rückwärtskopplung und in geringerem Ausmass den Betrag der Vorwärtskopplung.
Obgleich hier beschrieben wurde, was gegenwärtig als bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung betrachtet wird, wird es doch jedem Fachmann klar sein, dass verschiedene Veränderungen gemacht werden können, ohne sich vom Geiste der Erfindung zu entfernen.
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