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Schaltung zum Empfang elektrischer Schwingungen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Empfang elektrischer Schwingungen mit Mitteln zur selbsttätigen Verstärkungsregelung, um im Ausgang der Schaltung die Wirkung von Amplitudenschwankungen der gewünschten Empfangsschwingungen auszugleichen.
Beim Empfang verhältnismässig schwacher Signale entfernter Stationen ist es erwünscht, dass der Antennenkreis mit der ersten Verstärkerröhre durch eine Kopplungseinrichtung verbunden ist, welche eine möglichst wirksame Übertragung ergibt, so dass im Eingangskreis der ersten Verstärkerröhre ein möglichst günstiges Verhältnis der Signalamplitude zur Amplitude der Störungen erhalten wird.
Wenn nun aber mit dieser Einrichtung verhältnismässig starke Signale von nahen Stationen empfangen werden, so gelangen die Eingangsschwingungen mit so grossen Amplituden auf das Steuergitter der ersten Verstärkerröhre, dass Übersteuerungen mit ihren unerwünschten Folgen, wie Vererrungen, Pfeiftöne und Quermodulation, zwischen den gewünschten und unerwünschten Signalen
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einrichtung beim Empfang schwacher Signale möglichst gross ist und zum Empfang stärkerer Signale soweit vermindert wird, dass die Eingangsamplitude der ersten Verstärkerröhre für alle Empfangsamplituden annähernd auf dem optimalen Wert gehalten wird. Ausserdem kann infolge der bekannten Schwunderscheinungen die Empfangsamplitude eines Signals stark schwanken, u. zw. mit grosser Geschwindigkeit.
Der Ausgleich solcher Schwankungen durch Einstellung der Antennenkopplung erfordert daher eine schnelle Regelung, welche auf die Amplitude des empfangenen Signals anspricht.
Es sind bereits Schaltungen zur automatischen Verstärkungsregelung bekannt, welche dazu dienen, die Ausgangsleistung, beispielsweise von Empfangseinrichtungen für schwankende Eingangs- intensitäten, im wesentlichen konstant zu halten ; diese Anordnungen wirken auf die Verstärkerröhren der Schaltung ein und können daher nicht die Schwingungsamplitude ausgleichend beeinflussen, welche dem Eingangskreis der ersten der Regelung unterworfenen Verstärkerröhre zugeführt wird.
Obwohl eine solche Verstärkungsregelung durch Beeinflussung der verstärkenden Röhren in der Schaltung im Hinblick auf die erstrebte Konstanz der Ausgangsamplitude sehr wirksam ist, bleibt doch die Gefahr der Übersteuerung in der ersten geregelten und den möglicherweise vorhandenen nicht geregelten vorausgehenden Röhrenstufen bestehen, wodurch Verzerrungen und störende Quermodulationserscheinungen verursacht werden. Demgemäss bezieht sich die Erfindung auf Schaltungen zum Empfang
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bei welchen ausser einer Regelung, die auf eine zur Verstärkung der Schwingungen vorgesehene Röhre einwirkt, zwischen dieser Röhre und dem Empfängereingang eine regelbare Kopplungseinrichtung vorgesehen ist.
Erfindungsgemäss werden zur automatischen Regelung des Übertragungsmasses bzw. der Ver- stärkung in entgegengesetztem Sinne zu Schwankungen der Eingangsamplitude an der eben genannten Verstärkerröhre und an einer in der genannten Kopplungseinriehtung als veränderliches Impedanzelement eingeschalteten, nicht zur Verstärkung der Schwingungen beitragenden Röhre Regelgrössen zugeführt, von welchen die Regelgrösse für die Kopplungsregelung über einen derartig wenig selektiven Teil vom Hauptempfangskanal abgenommen wird, dass auch Störungen durch dem Empfangsbande benachbarte Frequenzen einen Regeleinfluss besitzen. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass Empfangsstörungen, die bekanntlich eine sehr grosse Amplitude besitzen können, die erste Verstärkerröhre nicht übersteuern.
Es sei erwähnt, dass auch eine Schaltung zum Empfang elektrischer Schwingungen bekannt ist, bei welcher zur Ausschaltung von Empfangsstörungen, die durch die Antenne ausser den gewünschten Signalen aufgenommen werden, eine im Empfängereingang angeordnete Röhre ausser der Steuerung durch das von der Antenne kommende Gemisch von Empfangsschwingungen und Störungen eine zusätzliche Steuerung durch die Störungen erhält, welche derartig bemessen ist, dass sich die beiden den verschiedenen Steuerungen entstammenden Beträge von Störenergie im Anodenkreis der Röhre gegenseitig aufheben.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches nachfolgend noch genauer beschrieben wird, ist die verwendete Röhre so geschaltet, dass der mit ihr verbundene Eingangskreis die durch Regelung der Steilheit veränderliche Reaktanz bildet. Dabei kann die Einstellung der Kopplungsreaktanz automatisch in umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude der übertragenen Schwingungen erfolgen, so dass die Eingangsamplitude für die nachfolgende Verstärkereinrichtung für einen weiten Bereich der Empfangsamplituden gleichmässiger gestaltet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung einer Antenne mit einem abgestimmten Übertragungskreis. Als Regelmittel dient eine Ent-
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ladungsröhre, die so geschaltet ist, dass die wirksame Reaktanz ihres Eingangskreises eine einstellbare
Kopplungskapazität in Reihe mit dem Antennenkreis bildet. Ferner sind Mittel vorgesehen, um eine
Regelspannung zu erzeugen, welche von der Amplitude der übertragenen Schwingungen abhängig ist ; diese Spannung wird in negativer Polung dem Steuergitter der Röhre zugeführt, so dass die Arbeits- steilheit der Röhre und damit die wirksame Reaktanz ihres Eingangskreises und infolgedessen das Übertragungsmass der Kopplungseinrichtung automatisch in Abhängigkeit von der Signalamplitude geregelt werden.
Die Kopplungseinrichtung nach der Erfindung kann aber auch für viele andere
Zwecke angewendet werden.
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeich- nung genauer beschrieben.
In der Zeichnung ist die Schaltung eines Radioempfängers dargestellt, der eine Kopplung- einrichtung entsprechend der Erfindung enthält, welche in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist. Diese
Kopplungseinrichtung liegt in der dargestellten Schaltung zwischen dem Antennenkreis und dem Eingangskreis des Empfängers ; der Antennenkreis wird dabei durch die Antenne 11 und die Erdung 11 a gebildet, während der abgestimmte Eingangskreis den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerrohre 12 bildet.
Auf die Röhre 12 folgen nacheinander die, selb3tschwingende Transponierungsstufe 13, der Zwischenfrequenzverstärker M, der Demodulator 15, in welchem gleichzeitig eine Regelspannung zur automatischen Verstärkungsregelung erzeugt wird, der Niederfrequenzverstärker 16 und der Laut- sprecher 17. Wenn man von der besonderen Bauart und Wirkungsweise der Kopplungseinrichtung 10 im Augenblick absieht, so stellt die beschriebene Schaltung einen gebräuchlichen Superheterodyneempfänger dar, dessen Wirkungsweise bekannt ist, so dass eine ins einzelne gehende Erklärung der Wirkungsweise überflüssig ist.
Die Erfindung ist in der Kopplungseinrichtung 10 verkörpert, welche einen abgestimmten Übertragungskreis 18 enthält, dessen Zweige aus einer Induktivität 19 und einem Kopplungskondensator 20 in Reihe mit dem Abstimmungskondensator 21 gebildet werden. Um die Kopplungswirkung regeln zu können, ist die Antenne 11 mit der Erde 11 a über den Eingangskreis der Entladungsröhre 22 verbunden ; im Antennenkreis liegen ausserdem die Kondensatoren 20 und 23. Der Kondensator 20 bildet auf diese Weise eine kapazitive Kopplungsimpedanz, die gleichzeitig dem Antennenkreis und dem Resonanzkreis 18 angehört.
Die Röhre 22 ist im Schaltbild als Pentode dargestellt ; es kann jedoch auch jede andere Entladungsröhre mit drei oder mehr Elektroden verwendet werden, die so geschaltet ist, dass die Röhre als solche in ihrem Eingangskreis, d. h. zwischen dem Steuergitter und der Kathode, eine wesentliche Betriebskapazität aufweist. Zwischen dem Steuergitter und der Anode ist der einstellbare Kondensator 24 eingeschaltet, um die Betriebskapazität zwischen dem Gitter und der Kathode zu erhöhen. Im Anodenkreis liegt gleichzeitig eine hohe Impedanz 25, die im Schaltbild als vorwiegend Ohm'scher Widerstand dargestellt ist.
Die Anodenspannung und die Schirmgitterspannung werden an den mit +B und +Sc bezeich- neten Klemmen zugeführt. Die Kathode der Röhre 22 wird in der Schaltung auf dem gleichen mittleren Potential gehalten wie die Kathode der Röhre 12 und ist mit dieser über eine Hochfrequenzdrosselspule 26 verbunden. Zwischen der Kathode der Röhre 12 und Erde liegt der Widerstand 27 zur Erzeugung einer geeigneten Gittervorspannung sowie der Überbrückungskondensator 27 a.
Wenn im Anodenkreis einer Röhre eine hohe Impedanz liegt, wie z. B. der Widerstand 25 im Anodenkreis der Röhre 22, so ist bekanntlich die Betriebskapazität zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre angenähert durch die nachfolgende Formel gegeben : worin worin 0 = Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode , Oa-o = statische (geometrische) Kapazität zwischen Gitter und Kathode Ca-. A = Kapazität zwischen Gitter und Anode jj. = Spannungsverstärkung der Röhre bzw. Schaltung zwischen Gitter und Anode bedeuten.
Die Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode verändert sich also mit einigen Faktoren, welche mit der Arbeitssteilheit der Röhre zusammenhängen. Solche Faktoren sind z. B. die Be-
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einrichtung als einstellbare Kopplungskapazität zu dienen ; gemäss der Erfindung wird sie in der be- schriebenen Schaltung auch in dieser Weise benutzt.
Um die Arbeitssteilheit der Röhre 22 und damit die Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode zu verändern, wird in der beschriebenen Schaltung ihrem Steuergitter eine veränderliche
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verstärker 28 vorgesehen, welcher ein sehr breites Zwischenfrequenzband durchlässt ; auf diesen Zwischen- frequenzverstärker 28 folgt ein Gleichrichter 29, welcher aus den verstärkten Zwischenfrequenz-
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band von im wesentlichen der gleichen Breite durchlässt, wie das vom Kopplungssystem 10 durchgelassene Frequenzband, d. h. es wird nicht nur ein Frequenzband von der Breite des gewünschten Signals durchgelassen, sondern es werden auch alle Störungen, welche von der Antennenkopplungseinrichtung durchgelassen werden, in dem Verstärker 28 verstärkt.
Die vom Gleichrichter 29 erzeugte Regelspannung wird über den Widerstand 29a dem Steuergitter der Röhre 22 in negativer Polung zugeführt. Ausserdem wird diese Regelspannung auch dem Steuergitter der Röhre 12 zugeführt, so dass sich eine zusätzliche Verstärkungsregelung in der ersten Verstärkerstufe ergibt.
Um die Antennenankopplung und die Verstärkung der Röhre 12 auch von Hand regeln zu können, istin der Regelspannungsleitung der Schalter 30 vorgesehen, durch welchen die Steuergitter der Röhren 22 und 12 von dem Ausgangskreis des Gleichrichters 29 abgetrennt und mit der einstellbaren Anzapfung 31 a des Spannungsteilers 31 verbunden werden können. Dieser Spannungsteiler ist seinerseits mit der Vorspannungsbatterie 32 verbunden.
Wenn die Schaltung mit automatischer Regelung betrieben werden soll, ist der Schalter 30
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der Röhre 22 zugeführten Betriebsspannungen einschliesslich der durch den Widerstand 27 erzeugten Gittervorspannung, die Grösse des Kondensators 24 und die Werte der übrigen zur Röhre 22 gehörigen Schaltungselemente sind so gewählt, dass bei der Empfangsamplitude Null oder bei schwachen Empfangsamplituden die Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode einen Maximalwert erhält, so dass sich entsprechend ein Maximum des Übertragungsmasses für die Kopplungseinrichtung ergibt.
Aus praktischen Versuchen hat sich ergeben, dass der Maximalwert der Betriebskapazität dabei zwischen dem einfachen und zehnfachen Wert der Antennenkapazität liegen soll Infolge dieser Regelung ist beim Empfang verhältnismässig schwacher Signale das Übertragungsmass der Kopplungseinrichtung gross, so dass sich im Eingangskreis der Röhre 12 verhältnismässig grosse Spannungen der Empfangsfrequenz und damit auch ein günstiges Verhältnis der Signalamplitude zu den Amplituden von Störungen
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Wenn nun die Amplituden der Schwingungen im Antennenkreis stark anwachsen-sei es, dass die Amplitude der gewünschten Empfangsschwingungen stark zunimmt oder dass starke Störungen auftreten-, so dass bei maximaler Antennenankopplung die Röhre 12 übersteuert werden würde,
so werden diese starken Schwingungen durch den Verstärker 28 verstärkt und mit Hilfe des Gleichrichters 29 in eine entsprechende Regelspannung umgeformt. Diese Regelspannung bewirkt eine Veränderung der Arbeitssteilheit der Röhre 22 und mithin der Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode in umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude der aufgenommenen Schwingungen. Dadurch wird die im Antennenkreis als Reihenkapazität angeordnete Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode der Röhre 22 auf einen Betrag vermindert, welcher wesentlich geringer als die Antennenkapazität
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umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude der übertragenen Schwingungen geregelt, u. zw. so, dass sich automatisch das maximale, aber mit Rücksicht auf die Aussteuerbarkeit der Röhre 12 noch
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PATENT-ANSPRÜCHE :
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Schaltung zum Empfang elektrischer Schwingungen mit Mitteln zur Regelung des Übertragungsmasses bzw. der Verstärkung, bei welcher ausser einer Regelung, die auf eine zur Verstärkung der Schwingungen vorgesehene Röhre einwirkt, zwischen dieser Röhre und dem Empfängereingang eine regelbare Kopplungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatischen
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gungen beitragenden Röhre Regelgrössen zugeführt werden, von welchen die Regelgrösse für die Kopplungsregelung über einen derartig wenig selektiven Teil vom Hauptempfangskanal abgenommen wird, dass auch Störungen durch dem Empfangsbande benachbarte Frequenzen einen Regeleinfluss besitzen.