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Sehaltung zum Empfang modulierter Trägerwellen.
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Da Störungen häufig nur auf einer Seite des gewünschten Zeichenträgers vorhanden sind, braucht das durch den Selektor durchgelassene Frequenzband im allgemeinen nur auf der Seite des Trägers zusammengezogen werden, auf welcher die Störung liegt. Bei einem idealen Empfänger sollte daher das Durchlassband beim Auftreten einer Störung auf nur einer Seite des gewünschten Zeichenträgers automatisch so verändert werden, dass die Bandbreite nur auf der Seite des Trägers vermindert wird,
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bewirkt werden, u. zw. in der Richtung weg von der Störung und bis zu einem von dem "Interferenzwert"dieser Störung abhängigen Ausmass.
Der Ausdruck"Interferenzwert" soll dabei eine von der
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hängigkeit von der Amplitude des gewiinschten Zeichens und in umgekehrter Abhängigkeit von Störamplituden erfolgt, wobei die Einstellung der Durehlassbreite für jedes Seitenband einzeln und unabhängig von dem andern Seitenband entsprechend der Amplitude einer auf dieser Seite liegenden Störung bewirkt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Selektor zwei Resonanzkreise, die beide auf die Empfangsträgerfrequenz abgestimmt sind. Zur Regelung der von dem Selektor durch-
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Mittel zur Einstellung der Abstimmung werden vorzugsweise Entladungsröhren verwendet ; in jedem zu beeinflussenden Resonanzkreis liegt eine Röhre, die so angeordnet ist, dass sie die Reaktanz des Kreises ändert und dadurch seine Resonanzfrequenz bestimmt. Durch Veränderung der den Röhren zugeführten Gittervorspannung werden die gewünschten Reaktanzveränderungen erzielt. Ausserdem sind Mittel vorgesehen, um die Übertragungsamplitude an einem bestimmten Punkt der Schaltung
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erreicht.
Für die Abstimmungseinstellung sind Hilfskreise vorgesehen, durch welche die Gittervorspannun-
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erwähnten Punkt der Schaltung verbunden und sprechen daher auf die Amplitude des gewünschten Zeichens und der Störungen an. Wenigstens ein Hilfskreis ist so angeordnet, dass er gleichzeitig die Abstimmungen beider Kreise beeinflusst, um die Bandbreite symmetrisch in direkter Abhängigkeit von der Amplitude des gewünschten Zeichens und in umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude der Störungen einzustellen. Andere Hilfskreise sind so abgestimmt, dass sie auf die neben dem ausgewählten Träger vorhandenen Störungen stärker ansprechen als auf den gewünschten Träger.
Diese Hilfskreise erzeugen jeder unabhängig von den andern die Vorspannung einer Regelröhre, so dass dadurch nur die Reaktanz des zugehörigen Selektorkreises verändert und die mittlere Frequenz des durchgelassenen Bandes in einer Richtung verschoben wird, dass die Störung vermieden wird ; das Ausmass der Verschiebung hängt vom"Interferenzwert"der Störung ab.
Der Ausdruck "verschieben" in dem hier verwendeten Sinne soll alle Wirkungen der Zusammenziehung eines oder beider Seitenbänder umfassen, wenn auch keine eigentliche Verschiebung der mittleren Resonanzfrequenz aller Selektionskreise des Empfängers erfolgt. Im Falle, dass nur an einer Seite des gewünschten Trägers eine Störung vorhanden ist, wird die mittlere Resonanzfrequenz von diesem Träger weg und um die Hälfte des Zusammenziehungsbetrages verschoben, während beim gleichzeitigen Auftreten von Störungen an beiden Seiten des gewünschten Trägers die Verschiebung weg von der Störung mit grösserem Interferenzwert vor sich geht ; die Grösse dieser Verschiebung ist dann gleich der halben Differenz zwischen den Beträgen der Zusammenziehung, die durch die Störungen bewirkt werden.
Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung besteht in der Anwendung einer "vorwärts
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Schaltung hinter dem Punkt der Schaltung, von welchem aus die Steuerung der Selektivität in Abhängigkeit von der Stärke und der Natur der Übertragungssehwingungen erfolgt.
In Fig. 1 ist die Schaltung eines Superheterodyneempfängers mit einer bevorzugten Ausführung- form der Erfindung dargestellt. Der Empfänger enthält einen abstimmbaren Hochfrequenzverstärker und Transponierungsteil 10, dessen Eingangskreis an eine Antenne 11 und Erde 12 und dessen
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Verstärkers 18 ist mit weiteren Zwisehenfrequenzverstärkern-M und 15 verbunden.
Die Einrichtung zur Einstellung der durchgelassenen Bandbreite nach der Erfindung ist im
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lieh können solche Filtereinrichtungen auch in den Verstärkern 1. 3 und 15 vorhanden sein.
Der Ausgang des dritten Zwischenfrequenzverstärkers 1-5 wirkt auf einen Detektor und Niederfrequenzverstärker 16 ein.
Der abstimmbar Hochfrequenzverstärker und Transponierungsteil 10, die Zwischenfrequenzverstärker 13 und 15 und der Detektor und Niederfrequenzverstärker 16 können von bekannter Bauart und Wirkungsweise sein ; eine Beschreibung dieser Teile ist daher unnötig.
Die von der Antenne aufgenommenen Schwingungen werden in bekannter Weise verstärkt und in Zwisehenfrequenzschwingungen verwandelt, welche in den Zwischenfrequenzverstärkern 13, 14 und 15 selektiv verstärkt werden. Die verstärkten Zwischenfrequenzschwingungen werden darauf dem Detektor und Niederfrequenzverstärker 16 zugeführt ; die verstärkten Niederfrequenzzeichen werden sodann einem Lautsprecher zur Wiedergabe zugeführt.
Es können verschiedene Arten von Kreisen zur Selektivitätssteuerung verwendet werden, jedoch lässt sich die Erfindung besonders vorteilhaft unter Verwendung eines Banddurchlassselektors ausführen, der aus mehreren abgestimmten Kreisen besteht und zur Veränderung der Kreisreaktanzen Entladungsröhren enthält, mit deren Hilfe die Abstimmung der Kreise beeinflusst werden kann, um so die Selektivität des Selektors zu regeln. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 1 gezeigt, wobei der einstellbare Bandfilter im zweiten Zwischenfrequenzverstärker 14 liegt.
Der Verstärker 14 enthält eine Röhre 17, deren Eingangskreis in gebräuchlicher Weise mit dem
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filter mit dem Eingangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers15 gekoppelt, welcher Filter einen Zwischenfrequenztransformator enthält, dessen Primärwicklung 19 durch den Kondensator 20 und dessen Sekundärwicklung 21 durch den Kondensator 22 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt sind. Die
Spulen 19 und 21 sind, wie es durch 18 in der Zeichnung angedeutet ist, lose miteinander gekoppelt, so dass der Filter bei Abstimmung beider Resonanzkreise auf die Zwischenträgerfrequenz nur ein verhältnismässig enges Frequenzband durchlässt.
Um die Selektivität entsprechend den jeweiligen Empfangsbedingungen regeln zu können, sind im Kapazitätszweig und Induktivitätszweig der Filterkreise 19, 20 und 21, 22 die Widerstände 23 und 24 vorgesehen. Die Impedanzen dieser Widerstände sind im Vergleich zu denen der Reaktanzelemente der zugeordneten Filterkreise bei der Zwischenfrequenz klein.
Parallel zu den Widerständen 2. 3 und 24 liegen die Eingangskreise der Röhren 25 und 26, u. zw. über die Kopplungskondensatoren 21 und die Widerstände 28. In den Kathodenkreisen der Röhren 25 und 26 sind die Vorspannungsbatterien 29 vorhanden, welche den Röhren im Ruhezustand eine so grosse Vorspannung erteilen, dass praktisch kein Anodenstrom fliesst.
Jeder Anodenkreis der Röhren 25 und 26 liegt parallel zu dem zugehörigen Filterkreis ; die Anodenspannung wird den Röhren über die Induktivitäten der zugehörigen Kreise von der Gleichspannungsquelle + B her zugeführt. Die Anodenimpedanzen der Röhren 25 und 26 sind im Vergleich zu den Impedanzen der abgestimmten Kreise bei Resonanz vorzugsweise hoch, so dass die Phasen- verschiebung der Anodenstrome durch die Impedanzen der Kreise nicht wesentlich beeinflusst wird. Die Röhren 25 und 26 sind als Trioden dargestellt ; es können jedoch wegen ihrer höheren Anodenimpedanz auch Pentoden verwendet werden.
Bei der gezeigten Anordnung ist der Eingangskreis der Röhre 25 parallel zu einem Widerstand im Kapazitätszweig des zugehörigen Filterkreises geschaltet ; daher sind die Zwischenfrequenzspannungen am Gitter dieser Röhre gegenüber den Spannungen am Filterkreis 19, 20 um annähernd 90
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zweig des Filterkreises 21, 22 geschaltet ist, bleiben die Zwischenfrequenzspannungen am Gitter der
Röhre 26 gegenüber den Spannungen an dem zugehörigen Resonanzkreis um annähernd 90'zurück.
Daher sind die Anodenströme der Röhren 25 und 26 gegenüber den Spannungen an den zugehörigen Filterkreisen im wesentlichen um 90) phasenverschoben, u. zw. voreilend bei der Röhre 25 und nacheiland bei der Röhre 26. Die Röhren verhalten sich daher so wie eine Kapazität und eine Induktivität, deren Wert von der Grösse des Anodenstromes abhängt. Sie können also dazu verwendet werden, die Abstimmung der Filterkreise durch Veränderung der an die Röhren angelegten Gittervorspannung zu regeln, worauf später noch zurückgekommen wird.
Innerhalb der beschriebenen Schaltung ist ein besonderer Zwisehenfrequenzverstärker 30 vorgesehen, welcher einen Gleichrichter zur automatischen Verstärkungsregelung enthält. Der Hilfs- zwischenfrequenzverstärker 30 ist so eingerichtet, dass er ein sehr breites Frequenzband durchlässt, d. h. er verstärkt nicht nur das gewünschte Zeichen, sondern auch alle Störungen, die durch den Hochfrequenzverstärker und Transponierungsteil durchgelassen werden und deren Amplituden so gross sind, dass der Transponierungsteil übersteuert wird oder Störungen veranlasst werden.
In Fig. 3 ist die relative Verstärkung in Dezibels (Ordinate) über der Frequenzdifferenz von
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dass die benachbarten Störungen gegenüber dem gewünschten Zeichen bevorzugt werden. Die von dem Regelspannungsgleichrichter entwickelte Vorspannung wird den Steuergittern einer oder mehrerer Röhren des Hochfrequenzverstärkers und Transponierungsteiles 10 als negative Regelspannung zugeführt. Ein Teil der Regelspannung kann auch den Steuergittern einer oder mehrerer Röhren der Zwischen-
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frequenzverstärker zugeführt werden, um dadurch die Eingangsamplitude am Demodulator für starke Schwankungen der Empfangsstärke im wesentlichen konstant zu halten.
In der Schaltung ist eine Steuereinrichtung 31 vorgesehen, die mit dem Ausgang eines der Zwischenfrequenzverstärker gekoppelt ist und dazu dient, die Wirkung der Regelröhren 25, 26 zu steuern. Diese Steuereinrichtung enthält eine Verstärkerröhre 32, deren Eingangskreis über die Kondensatoren 33 und den Widerstand 34 mit dem Ausgangskreis des Verstärkers 15 gekoppelt ist. Der Ausgangskreis der Röhre 32 enthält drei in Serie geschaltete Induktivitäten 35, über welche die Anodenspannung + B für die Röhre zugeführt wird, und welche die Primärspulen dreier getrennter Transformatoren mit den Sekundärspulen 36, 37 und 38 bilden.
Die Spule. 36 wird durch einen Kondensator 39 auf eine Frequenz 10 HZs unterhalb der Zwischenträgerfrequenz, die Spule 37 durch einen Kondensator 40 auf die Zwischenträgerfrequenz und die Spule 38 durch den Kondensator 41 auf eine Frequenz lOMfs oberhalb der Zwisehenträgerfrequenz abgestimmt. An die drei abgestimmten Kreise. 36, 39, 37, 4C und 38, 41 sind die Diodengleichriehter 42, 43 und 44 angeschlossen, deren Belastungkreise die Kondensatoren 45, 46 und 47 und die Widerstände 48, 49 und 50 enthalten.
Die an dem Widerstand 49 entwickelte Vorspannung wird in positiver Polung den Steuergittern der Filterregelrohren 25 und 26 zugeführt, u. zw. der Röhre 25 über den Widerstand 48 und den Filter
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der Impedanzen der Resonanzkreise verwendet. Der Filter nach Fig. 2 ist in einem Zwischenfrequenzverstärker 14 a enthalten, der an die Stelle des Verstärkers 14 der Fig. 1 treten kann. Die Steuereinrichtung 31 a kann in im wesentlichen gleicher Weise wie die entsprechende Steuereinrichtung der Fig. 1 eingeschaltet werden.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung enthält der Verstärker 14 a eine Verstärkerröhre 17 a, deren Eingangskreis mit einem vorhergehenden Verstärker der Einrichtung gekoppelt ist. Der Ausgangs- kreis der Röhre 17 a kann mit dem Eingangskreis eines nachfolgenden Verstärkers über den Bandfilter nach der Erfindung gekoppelt werden. Dieser Filter enthält in Fig. 2 einen Zwischenfrequenztransformator mit einer Primärspule 51, welche durch den Kondensator 52 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist ; ebenso wird die Sekundärspule 53 durch den Kondensator 54 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt. Wie in Fig. 1 enthält daher der Bandfilter zwei Resonanzkreise 51, 52 und 53,54, welche beide auf die gewünschte Zwischenträgerfrequenz abgestimmt sind.
Die Spulen dieses Transformators sind ebenfalls lose miteinander gekoppelt, so dass der Filter, wenn beide Resonanzkreise auf die Zwischenträgerfrequenz abgestimmt sind, nur ein verhältnismässig enges Frequenzband durchlässt.
In diesem Beispiel sind die Regelröhren 55 und 56 mit ihren Eingangskreisen an die Filterkreise 51, 52 und 53, 54 über die Kondensatoren 57 und mit Hilfe der Hochohmwiderstände 58 angekoppelt. In den Kathodenkreisen der Röhren 55,56 liegen die Vorspannungsbatterien 59 und 60. Im Anodenkreis jeder Röhre liegt eine Impedanz, welche durch einen Widerstand 51 und eine Induktivität 62 gebildet wird, in Reihe mit der Anodenspannungsquelle + B. Je ein kleiner Kondensator 63 bewirkt bei beiden Röhren eine Rückkopplung zwischen der Anode und dem Gitter.
Die Schaltungselemente sind so bemessen, dass die Phasenverschiebung des vom Anodenkreis auf den Gitterkreis über die Kondensatoren 63 rückgekoppelten Stromes den Eingangsimpedanzen der Gitterkreise den Charakter von Kondensatoren mit geringem Verlustfaktor verleiht. Diese zu den Filterkreisen parallel liegenden Eingangsimpedanzen der Röhren können nun durch Veränderung der Steuergittervorspannungen geregelt werden, wodurch die Abstimmung der Filterkreise in dem gewünschten Sinne beeinflusst werden kann. Die Röhren 55 und 56 erhalten im Ruhezustand eine solche Vorspannung, dass der Arbeitspunkt ein gutes Stück oberhalb des Abschneidepunktes der Gitterspannungs-Anodenstrom-Kennlinie liegt.
Zur Regelung der Wirkung der Röhren 55 und 56 ist eine Steuereinrichtung 31 a, entsprechend der Anordnung 31 der Fig. 1, vorgesehen, welche mit einem nachfolgenden Zwischenfrequenzverstärker verbunden ist. Diese Verbindung kann über den Eingangskreis der Röhre 32 a erfolgen, deren Ausgangskreis eine Spule 64 enthält, über welche der Röhre eine Anodenspannung +B zugeführt wird.
Die Spule 64 bildet die Primärwicklung eines mit zwei Sekundärspulen 65 und 66 versehenen Transformators. Die Spule 65 wird durch den Kondensator 67 auf eine Frequenz 10 kliz unterhalb der Zwischenträgerfrequenz und die Spule 66 durch den Kondensator 68 auf eine Frequenz 10 kfz oberhalb der Zwischenträgerfrequenz abgestimmt. In dieser Ausführungsform sind also zwei abgestimmte Kreise vorhanden, die beide bis zu einem gewissen Grade auch auf die Zwischenträgerfrequenz ansprechen, die jedoch auf die Naehbarfrequenzen unterhalb und oberhalb dieser Trägerfrequenz besser ansprechen.
An die abgestimmten Kreise 65,67 und 66, 68 sind die Diodengleichrichter 69 und 70 angeschlossen, deren Belastungskreise je einen Kondensator 71 und einen Widerstand 72 enthalten. Die an den Widerständen 72 der Dioden 69 und 70 entwickelten Vorspannungen werden den Steuergittern der Regelröhren 55 und 56 in entgegengesetztem Sinne über die Filter mit den Widerständen 73 und den Kondensatoren 74 zugeführt. Beim Betrieb eines Empfängers dieser Ausführungsform der Erfindung steigt beim Empfang eines verhältnismässig starken gewiinsehten Zeichens ohne Störungen von wesentlicher Stärke die Amplitude der den Selektionskreisen 65,67 und 66, 68 zugeführten gewünschten Zwischenfrequenzschwingungen an.
Da beide Selektionskreise bis zu einem bestimmten Grad auf den gewünschten Zwischenfrequenzträger ansprechen, entwickeln beide damit verbundene Gleichrichter 69 und 70 erhöhte Regelspannungen. Die von dem Gleichrichter 69 entwickelte Vorspannung, die dem Steuergitter der Röhre 55 in negativer Polung zugeführt wird, bewirkt eine Abnahme der Rückkopplung dieser Röhre und daher eine Verminderung der Kapazität des Filterkreises 51, 52 und verursacht eine Einstellung der Abstimmung dieses Filterkreises auf eine höhere Frequenz.
Ausserdem bewirkt die gleichzeitig von dem Gleichrichter 70 entwickelte Vorspannung, die dem Steuergitter der Röhre 56 in positiver Polung zugeführt wird, ein Ansteigen der Rückkopplung dieser Röhre und daher eine Vergrösserung der Kapazität des zugehörigen Filterkreises 53,54 und verursacht eine Einstellung der Abstimmung dieses Kreises auf eine niedrigere Frequenz. Diese Verstimmung der Filterkreise in entgegengesetzten Richtungen bewirkt eine symmetrische Ausdehnung des durch den Filter durchgelassenen Frequenzbandes.
Wenn eine benachbarte Störung von wesentlicher Amplitude an einer Seite des gewünschten Zeichenträgers auftaucht, ergibt sich eine entsprechende Störsehwingung von einer Frequenz nahe der Zwischenfrequenz ; liegt die zwischenfrequente Störschwingung unterhalb des Zwischenfrequenzträgers, so bevorzugt der Selektionskreis 65,67 diese Störung. Daher wird nur die Abstimmung des Filterkreises 51, 52 beeinflusst, u. zw. in solchem Sinne, dass die mittlere Frequenz des durch den Filter durchgelassenen Bandes nach höheren Frequenzen verschoben wird.
Wenn jedoch eine Störung vorhanden ist, aus welcher sich eine Zwischenfrequenzstörung oberhalb der Frequenz des normalen
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die Abstimmung des Filterkreises 53, 54 beeinflusst. wobei die mittlere Frequenz des durch den Filter durehgelassenen Bandes in Richtung niedrigerer Frequenzen verschoben wird.
Wenn zwei Störungen gleichzeitig auf beiden Seiten des gewünsehten Trägers vorhanden sind.
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mit dem grösseren Interferenzwert vermieden wird.
Es ist klar, dass bei der eben besprochenen Ausführungsform der Erfindung die Abstimmungen der Filterkreise bei gleichzeitigem Auftreten starker Störzeiehen auf beiden Seiten des Trägers in entgegengesetzten Richtungen verändert werden, wodurch die Bandbreite ebenso wie beim Empfang eines starken gewünschten Zeichens ohne Störungen vergrössert wird. Dieser Effekt wird jedoch durch die Wirkung des automatischen Verstärkungsreglers 30, welcher mit einem Breitband-Zwisehen- frequenzverstärker zusammenarbeitet, kompensiert. Da dieser Verstärker die dem gewünschten Zeichenträger benachbarten Störungen bevorzugt, erzeugt das Auftreten von Störungen auf beiden
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erzeugten Regelspannung, welche den Röhren der ersten Empfängerstufen zugeführt wird.
Dadurch werden die den nachfolgenden Stufen des Empfängers zugeführten Amplituden sowohl der erwünschten Zeichen als auch der Störungen vermindert. Eine Verminderung der Amplitude des gewünschten
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beschriebenen Weise. Wenn nur auf einer Seite des gewünschten Trägers eine starke Störung vorhanden ist. wird eine dem Interferenzwert dieser Störung entsprechende Steuerwirkung hervorgerufen.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Superheterodyneempfänger, der eine vorwärts wirkende automaische Selektivitätsregelung nach der Erfindung enthält. Der Empfänger der Fig. 4 entspricht in vielen Teilen dem Empfänger der Fig. 1 ; einander entsprechende Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Empfänger nach Fig. 4 enthält einen Zwischenfrequenzverstärker 14 b mit einem einstellbaren Filter und einer Steuereinrichtung 31 b. Dieser Filter und diese Einrichtung können entweder dem Verstärker 14 und der Steuereinrichtung 31 der Fig. 1 oder dem Verstärker 14 a und der Steuereinrichtung 31 a der Fig. 2 entsprechen oder können irgendeine andere Anordnung zur Selektivitätsregelung enthalten, in welcher die Steuereinrichtung auf Veränderungen der Empfangsbedingungen im Eingang anspricht, um die Selektivität diesen Bedingungen entsprechend zu regeln.
Zum Unterschied von den bereits beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist hier jedoch der Eingang der Steuer-
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nungen der Fig. 1 und 2 kann als rückwärts wirkend bezeichnet werden, weil die Kreise, deren Selektivität in diesen Anordnungen geregelt wird, dem Ankopplungspunkt der Steuereinrichtung in der
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Vorteile erzielt. Wenn z. B. wie in Fig. 1 die Steuereinrichtung an sich auf die Störungen anspricht, kann bei vorwärts wirkender Regelung der Filter des Verstärkers 14 b so eingestellt werden, dass er diese Störungen nicht durehlässt.
Es ist klar, dass bei einer Rückwärtsregelung wie in Fig. 1 im Ausgang des geregelten Verstärkers immer noch wesentliche Störamplituden vorhanden sein müssen, um die Selektivitätsregelung zu bewirken, und sie werden daher zu den nachfolgenden Empfängerstufen übertragen.
Da die Selektivitätsregelung bei dieser Anordnung auch die Amplitude des durch den Filter
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regelung verwendet, um diesen Effekt zu kompensieren. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist eine Regel- spannungsleitung gebräuchlicher Art in Verbindung mit dem Detektor. ? vorgesehen. Die Regelspannung wird den Steuergittern der Röhren in den Verstärkern 14 bund 15 zugefÜhrt und regelt ihre Verstärkung, so dass die Ausgangsamplitude des Verstärkers 15 innerhalb verhältnismässig enger Grenzen gehalten wird.
Es ist ohne weiteres klar, dass viele Veränderungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung möglich sind. ohne dass man sich vom Geiste der Erfindung entfernen muss.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Schaltung zum Empfang modulierter Trägerwelle mit selbsttätiger Selektivitätsregelung
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wenn die Empfangsstärke von Störungen zunimmt, und vorzugsweise gleichfalls verringert wird, wenn die Empfangsstärke des gewünschten Signals abnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig
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tretenden Störung die Mitte des durchgelassenen Bandes in der Frequenzskala verschoben wird. u. zw. in einer Richtung weg von der genannten Störung.