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Schaltung zum Empfang drahtloser Signale.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsschaltung für radiofrequente Signale mit stark verschiedenen Amplituden.
Unter gewissen Verhältnissen, insbesondere in industriellen Anwendungen für Kontrollzwecke, können Trägerfrequenzsysteme über ein breites Gebiet von Intensitäten arbeiten. Solche Systeme erforderte bisher besondere Massnahmen, um Überbelastung der Röhren bzw. übermässige Ausgangsenergie im Ableseinstrument zu verhindern.
Die üblichen Verfahren zur Erzielung einer selbsttätigen Verstärkungs-oder Dynamikregelung durch Gitterspannungsverlagerung der Verstärkerröhren sind dazu nicht zureichend, sogar nicht bei Verwendung von Exponentialröhren, weil der Regelbereich solcher Röhren nur verhältnismässig klein ist.
Die Erfindung schafft ein einfaches Mittel zur Erreichung des gestellten Zweckes und besteht darin, dass bei einer Schaltung, bei welcher die zu empfangenden Schwingungen einer Röhre zugeführt werden, in deren Gitterkreis sich ein Ohmscher Widerstand mit Parallelkondensator befindet, zur Ermöglichung des Empfanges von Schwingungen stark wechselnder Intensität, erfindungsgemäss die . Röhre im Ruhezustand eine Vorspannung aufweist, welche sie nahezu abriegelt und die in bezug auf die zu erwartende Höchstamplitude der zu empfangenden Schwingungen klein bemessen ist.
Die Vorspannung der Röhre wird dabei zweckmässig regelbar gemacht, so dass sie entsprechend der Stärke der zu erwartenden Signale nach Wunsch eingestellt werden kann.
Von der bekannten Audionschaltung, welche grundsätzlich ohne Gittervorspannung arbeitet, unterscheidet die erfindungsgemässe Schaltung sich dadurch, dass die Röhre im Ruhezustand nahezu verriegelt ist. Dies ermöglicht eine Anzeige kleiner Signale, ohne dass die Röhre dauernd den höchstzulässigen Anodenstrom zu führen braucht.
Gegenüber dem Anodengleichrichter zeigt der Erfindungsgegenstand den Unterschied auf, dass beim Anodengleichrichter eine gleichzeitige Gittergleichrichtung stets peinlichst vermieden wird, während beim Erfindungsgegenstand diese Gittergleichrichtung absichtlich hervorgerufen wird.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1-3 drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des mit der Erfindung zu erzielenden Effektes.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung besteht aus einer Entladungsröhre 1 mit Kathode 2, Gitter 3 und Anode 4. Der Eingangskreis enthält einen Transformator 6 mit Primärwicklung 7 und Sekundärwicklung 8. An die Eingangsklemmen 9 und 10 kann jede beliebige passende Energiequelle angelegt werden.
Der Gitterkreis enthält weiters einen Widerstand 12, der von einem Kondensator 13 überbrückt wird. Kathodenseitig enthält dieser Kreis einen Potentiometer 15 mit Gleitkontakt 14 und Parallelbatterie 16, welche zum Aufdrücken einer negativen Vorspannung auf das Gitter 3 dient.
Der Ausgangskreis der Röhre 1 enthält ein Anzeigegerät 17, z. B. ein Milliammeter in Reihe mit einer Batterie 18, das Ganze überbrückt von einem Kondensator 19.
Angenommen sei, dass die Amplituden der eintreffenden Schwingungen zwischen 5 und 100 Volt wechseln. Normal würde die Röhre 1 dadurch einer Überbelastung ausgesetzt sein, weil dieselbe nur
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zur Aufnahme von ungefähr 10-15% der maximalen Eingangsspannung in der Lage wäre. Höhere Eingangsspannungen würden das Auftreten eines starken Gitterstromes sowie eines unzulässig grossen
Anodenstromes zur Folge haben.
Diese Übelstände werden durch die Anwesenheit des Widerstandes 12 sowie durch das Anlegen einer passenden anfänglichen Vorspannung mittels des Potentiometers 15 verhindert. Das wirksame Arbeitsgebiet der Röhre wird dabei durch die Einstellung des Gleitkontaktes 14 bestimmt. Diese Ein- stellung wird nämlich vorzugsweise derart gewählt, dass, wenn keine Signale eintreffen, die Röhre 1 nahezu ganz abgeriegelt ist, so dass der Zeiger 17 auf Null steht. Sobald aber Signale im Eingangskreis auftreten, wird der Anodenstrom steigen und der Zeiger 17 ausschlagen, selbst dann, wenn die Signale nur kleine Amplitude haben.
Nimmt die Intensität der Signale zu bis zu einem Wert, der ungefähr gleich 0'7 der Vorspannung ist, so wird der Strom im Anodenkreis proportional ansteigen und einen proportional grösseren Ausschlag des Zeigers ergeben. Nimmt die Signalstärke noch weiter zu, so wird im Gitterkreis infolge Gleich- richtung ein Strom zu fliessen anfangen, der notwendigerweise den Widerstand 12 passieren muss. Das in diesem Widerstand hervorgerufene Spannungsgefälle addiert sich zu der vom Potentiometer abge- gebenen Gittervorspannung, so dass der Anodenstrom behindert wird, bei weiterer Zunahme der Signal- amplitude noch weiter anzusteigen. Die Signalströme selbst werden durch den Widerstand 12 nicht behindert, weil der Kondensator 13 hinreichend gross gewählt wird, diese Ströme durchzulassen.
Bei passender Wahl des Widerstandes 12, der Kapazität 13 und der Einstellung des Potentiometers 15 lässt es sich erreichen, dass der Anodenstrom für beliebige Eingangsamplituden, welche im absoluten
Wert die ursprüngliche Vorspannung übertreffen, im wesentlichen konstant bleibt. Es wird einleuchten, dass die Einstellung des Gleitkontakts 14 derart gewählt werden kann, dass die niedrigsten zu erwarten- den Signalspannungen noch angezeigt werden, bzw. so, dass Einstellung auf die mittlere zu erwar- tende Signalintensität stattfindet.
Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Heterodynempfänger. Eingangsseitig ist die Schaltung einschliesslich der Röhre 1 gleich der Schaltung nach Fig. l mit Ausnahme der Batterien, welche hier durch ein Potentiometer 21, 20 mit zugehörigen Filterkondensatoren 22, 23 und Drossel- spule 24 ersetzt sind. Die Rückleitung des Gitterkreises ist über einen Widerstand 26 mit einem Gleit- kontakt des Potentiometers 20 verbunden.
In der Kathodenleitung der Röhre 1 befindet sich das Messinstrument 17. In die Anodenleitung ist ein Transformator 28 geschaltet, dessen Primärwicklung 29 über Drosselspulen 31 und 32, deren
Verbindungspunkt über einen Kondensator 33 geerdet ist, mit der Anode 4 verbunden ist. Der Zweck des Filters 31-33 ist es, zu verhüten, dass Ströme mit Signalfrequenz aus dem Anodenkreis der Röhre 1 in die Primärwicklung 29 gelangen.
Eine zweite Röhre 25 ist in bekannter Weise als Sehwingungsgenerator geschaltet und mit dem Anodenkreis der Röhre 1 verbunden. Durch Schwingungsüberlagerung wird in bekannter Weise eine Schwebungsfrequenz hervorgerufen und im Ausgangskreis wahrnehmbar gemacht.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung weicht nur darin von der nach Fig. 2 ab, dass die beiden Röhren 1 und 25 zu einer einzigen sogenannten Mischrohr in bekannter Weise vereinigt sind. Die
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der den gleichen Zweck erfüllt, wie mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.
Die graphischen Darstellungen nach Fig. 4 geben ein Bild über die Wirkungsweise und zeigen die gleichbleibende Ausgangsamplitude beim Erfindungsgegenstand. Die Kurve A zeigt die Wirkung, wenn die anfängliche Vorspannung derart gewählt ist, dass die Signalspannung zwischen 0 und X annähernd'/ der Vorspannung beträgt. Der ansteigende Teil dieser Kurve stellt dann die Wirkung während der Zeit dar, in der eine Zunahme bzw. Abnahme der Signalintensität im Ausgangskreis wahrnehmbar wird. Der horizontale Teil der Kurve zeigt hingegen den konstanten Wert des Ausgangsstromes, unabhängig davon, ob die Eingangsspannungen über den Arbeitsbereich hinausgehen.
Die Steilheit der Kurve A lässt sich durch Wahl des Widerstandes 12, der Einstellung des Gleit- kontaktes 14 und der Röhrentype ändern.
Die Kurve B stellt die Verhältnisse dar, wenn der Bereich bis zu ungefähr dem Doppelten desjenigen der Kurve A erstreckt wird, nämlich von 0 bis Y. Die zu diesem Zwecke geeignete Röhre wird im allgemeinen eine sogenannte variable fI, -Röhre sein, welche eine derartige Kennlinie hat, dass das Produkt aus den Vorspannungsänderungen und der Röhrensteilheit über einen weiten Bereich der Änderungen dieser Steilheit nahezu konstant bleibt.
Die Kurve C zeigt die Einstellung auf einen mittleren Punkt des Intensitätsbereiches der Eingangssignale. Zu diesem Zwecke wird die Vorspannung bis über den Abriegelungspunkt der Röhre eingestellt. Hiedurch wird die Röhre für einen gewissen Bereich von Eingangsintensitäten unwirksam gemacht. Für Eingangsintensitäten über den Bereich OZ wird die Ausgangsspannung aber konstant bleiben.