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Einrichtung zur Unterdrückung von Störungen beim Empfang elektrischer. Schwingungen
Bei der Aufnahme von drahtlosen Sendungen, insbesondere bei geringer Empfangsfeldstärke und bei der dann notwendigen hohen Verstärkung, machen sich Störungen durch atmosphärische Entladungen, Starkstromnetze o. dgl. durch Krachen und Prasseln usw. bei akustischer Wiedergabe unangenehm bemerkbar. Diese Störungen erstrecken sich zumeist über den ganzen Wellenbereich und stossen den Eingangsschwingungskreis mit seiner Eigenfrequenz an. Zur Unterdrückung dieser Störungen wurde bereits vorgeschlagen, einen zweiten gegen den Empfangskreis verstimmten Eingangskreis zu verwenden, welcher dem Empfangskreis, zumeist nach dahintergeschaltetem Verstärker, entgegenwirkt.
Die notwendige Verstimmung dieser beiden Kreise gegeneinander, d. h das Gegeneinanderwirken verschiedener Frequenzen, bedingt aber, dass eine solche Störungskompensation nur unvollkommen wirkt, bzw. der zweite Schwingungskreis ermöglicht eine Störmodulation durch einen benachbarten Sender oder bewirkt Verzerrungen durch Unterdrückung eines Teiles eines Seitenbandes. Die Erfindung gestattet nun, Störungen beim Rundfunk-oder Fernsehempfang o. dgl. mit einfachen Mitteln weitestgehend zu unterdrücken.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung von Störungen beim Empfang elektrischer Schwingungen, bei welcher eine dem Empfangsteil entgegenwirkende Kompensationsanordnung angewendet wird, und besteht darin, dass in der Kompensationsanordnung ein oder insbesondere mehrere Filterglieder vorgesehen, sind, die für die periodischen Empfangsschwingungen die Kompensationswirkung aufheben, für unregelmässige (aperiodische), z. B. Störschwingungen aber infolge Erregungsverzögerung und/oder zweckmässig grösserer, insbesondere bedeutend grösserer Zeitkonstante der Aufschaukelung (geringerer Dämpfung) gegenüber dem Empfangskreis bzw.
Empfangskreisen nicht in gleicher Weise aussiebend wirken, da sie sich hierfür im stationären (unaufgeschaukelten) Zustand befinden, so dass mindestens im Augenblick des Eintreffen der Störung, insbesondere für kurzzeitige Störungsimpulse, eine volle bzw. weitgehende Kompensation besteht und somit mindestens die Störungsspitze in ihrer Wirkung geschwächt wird.
Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher für die Anordnung nach der Erfindung und deren Wirkungsweise charakteristische Diagramme beispielsweise Art sowie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt sind.
Fig. i zeigt eine Reihe von Resonanzkurven als Charakteristik der Anordnung, die Fig. 2 und 3 Vektorendiagramme, Fig. 4 eine Darstellung der Wirkungsweise im rechtwinkeligen Koordinatensystem (Oszillogramm) und die Fig. 5 ein Schaltungsbeispiel der Einrichtung.
In der Fig. i ist in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem auf der Abszissenachse die Frequenz v bzw. Wellenlänge 2, auf der Ordinatenachse die Stromamplitude J der Schwingungskreise bei konstanter Feldstärke angegeben, und es bezeichnet i die Resonanzkurve des Aufnahmekreises der Kompensationsanordnung, welche zweckmässig mit der Selektionskurve des Empfängers vollkommen gleichartig ist' (gleiche Dämpfungen) und daher im folgenden
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auch als letztere betrachtet wird, da beide gleichartigen Kurven in der Darstellung sich vollkommen überdecken.
Da die Kompensationsanordnung den Empfangsamplituden entgegenwirken und auf diese Weise Störungen unterdrücken soll, wäre bei vollkommener Übereinstimmung der Charakteristiken (Resonanzkurven) und entsprechender Einstellung bei der Gegenwirkung auch jeglicher Empfang unmöglich. Es sind daher Filterkreise vorgesehen, welche in der Kompensationsanordnung die mit dem Gerät zu empfangenden Modulationsfrequenzen aussieben. Die Resonanzkurve dieser Filter sind mit 2 und 3 bezeichnet. Die Filter sind insbesondere Leitkreise (Serienresonanzen), gegebenenfalls auch Sperrkreise, Resonanzkreise in Gegenrückkopplung o. dgl. Infolge Anwendung dieser Filter wird also durch die Kompensationsanordnung der schraffiert angegebene Frequenzbereich für periodische Schwingungen nicht. unterdrückt.
Die resultierende Charakteristik der Kompensationsanordnung besteht in einem zentralen schmalen Frequenzbereiche entsprechend der Eigenfrequenz des Empfangseingangskreises (Trägerfrequenz des Empfanges) und etwa zwei Frequenzbereichen 5 und 6 an den äusseren Flanken der Selektionskurve I. Die Kompensationsanordnung empfängt daher für in den Gebieten 2 und 3 liegende periodische Modulationsfrequenzen die Trägerwelle unmoduliert, während etwa Modulationsfrequenzen der Gebiete 5 und 6 aufgenommen werden und daher der Empfang solcher Frequenzen vollkommen unterdrückt wird.
Wird ein Schwingungskreis durch eine kurzzeitige grössere Energiezufuhr, etwa durch eine mit fast rechteckiger Kurvenform erfolgende Feldzu-oder-abnahme relativ grosser Intensität, wie sie z. B. beim Schalten eines Starkstromkreises entsteht, mit-seiner Eigen, frequenz an- gestossen, so nimmt er die dem Anstoss entsprechende Amplitude mit einer seiner Dämpfung entsprechenden Geschwindigkeit an, welche auch mit einer seiner Dämpfung entsprechenden Geschwindigkeit wieder abklingt. Die meisten Störungen bestehen nun aus rasch aufeinanderfolgenden Einzelstössen mit steilem Spannungsanstieg.
Nachdem der Aufnahmekreis der Kompensationseinrichtung aber erfindungsgemäss zweckmässig die gleiche Dämpfung (Bandbreite) besitzt wie'die Selektionskreise der Empfangsanordnung, so folgt er auch allen diesen Störungsamplituden von sich aus ebenso wie diese, und da die in der Kompensationanordnung vorgesehenen Filter hingegen infolge Erregungsverzögerung und/oder zweckmässig grösserer Zeitkonstante (geringerer Dämpfung) träger auf solche Anstösse reagieren, kann eine weitgehende Unterdrückung aperiodischer Störungsimpulse durch diese Gegenschaltung bewirkt werden.
Die Kreise 2 und 3 besitzen ihrer zweckmässigen geringeren Bandbreite (Dämpfung) zufolge, wie gezeichnet, höhere Strom- (Spannung-) Amplituden und'damit steilere Flanken, was auch eine günstigere Form der Empfangscharakteristik, d. h. eine Erhöhung der Selektivität, bewirkt. Die inneren Flanken der Resonanzkurve 2,3 können nahe aneinander- gerückt werden, d. h. es kann ein sehr schmales zentrales Gebiet 4 erzielt werden.
Die Energie der Kompensationsanordnung wird zweckmässig der Empfangsenergie direkt entgegengeschaltet, und zwar vorteilhaft dort, wo die Trägerwelle des Empfanges nicht mehr benötigt wird, d. h. nach der Gleichrichtung.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die Wirkung einer erfindungsgemässen Anordnung im Vektorendiagramm. Sind keine Störungen vorhanden, so wirken den modulierten Empfangsamplituden von z. B. den Werten 7 und 8 die konstanten Amplituden des Schmalbandbereiches 4 (Trägerwelle) mit dem Wert 9 entgegen, d. h. die Modulation wird nicht beeinträchtigt. Gegebenenfalls kann auch noch eine konstante Gleichspannung 10 addiert, oder subtrahiert werden (Fig. 2). Den raschen Störfeldänderungen folgt aber auch die Kompensationsanordnung, so dass sich bei entsprechender Abgleichung die beiden Amplituden 11 und 12 gegenseitig aufheben (Fig. 3).
Die Fig. 4 zeigt die Verhältnisse in einer einem Oszillogramm entsprechenden Darstellung.
Die Energien von Empfangskreis und Kompensationsanordnung sind nach Gleichrichtung gegeneinandergeschaltet, ihre Amplituden subtrahieren sich. Die Ruheamplituden, d. s. die Amplituden beim Empfang einer unmodulierten Senderschwingung ohne Störungen, sind für
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(13 = Mittelwert der Empfangsamplitude). Infolge der Subtraktion kommt als resultierende Kurve eine niederfrequente Wechselspannung von der Kurvenform 14 entsprechend der Modulation zustande. Hingegen heben sich durch eine Störung hervorgerufene Amplituden I I und 12 gegenseitig auf, auch wenn eine Reihe von Stöl1ungsimpulsen rasch aufeinanderfolgend eintrifft.
Das Schaltbild einer beispielsweisen Ausführungsform der Einrichtung zeigt die Fig. 5.
Es bezeichnet 15 die Primärwicklung eines Ausgangsübertragers des Hochfrequenzverstärkers des Empfangsgerätes. An diese sind zwei Sekundärkreise 16 und 17 gleicher Abstimmung
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(und etwa auch ungefähr gleicher Dämpfung) angekoppelt. Der Kreis 16 (Empfangsteil) speist in üblicher Weise, den Gleichrichter 18 (z. B. eine Diodenstrecke), in dessen Stromkreis ein Widerstand 19a liegt, an welchem die gleichgerichteten Hochfrequenzhalbwellen. auftreten und eine angekoppelte Niederfrequenzstufe 20 entsprechend der Modulation steuern. Der
Kreis 17 ist der Eingangskreis der Kompensationsanordnung, zu welchem parallel zwei Leit- kreise (Serienresonanzen) 21 und 22 zur Aussiebungder mit dem Empfänger aufzunehmenden
Modulationsfrequenzen liegen.
Der Kreis 17 besitzt zweckmässig ungefähr die gleiche
Dämpfung (Bandbreite) wie vorhergehende Selektionskreise bzw. der ungedämpfteste von diesen (Übertragercharakteristik). Die durch die Leitkreise 21 und 22 bewirkte zusätzliche
Dämpfung der ausserhalb der Filtercharakteristiken liegenden Bereiche. wird etwa bereits bei der Bemessung berücksichtigt, z. B. gleiche Bandbreite durch Verschiebung von Eisen- kernen usw. eingestellt. Die Energie dieser Anordnung wird einem Gleichrichter 23 zuge- führt, dessen Stromkreis ebenfalls über einen Widerstand 19b geschlossen ist. Die Schaltung ist so getroffen, dass dlie pulsierenden Gleichspannungen, wie z.
B. in Fig. 4 gezeigt, einander entgegenwirken, zu welchem Zwecke die Widerstände 19a und 19b mit dem einen Ende entsprechend verbunden sind. Die Anordnung wird gegebenenfalls z. B. mittels eines Abgriffes am Widerstand 19a, durch welchen vom Gleichrichterkreis 18 (oder 23 über 19b) nur ein Teil dieses Widerstandes zur Spannungslieferung herangezogen wird, so einjustiert, dass die Ruheamplituden der gegeneinanderwirkenden Energien (welche beim Empfang einer unmodulierten Schwingung ohne Störungen vorhanden sind) einander gleich sind, d. h. in diesem Falle an den äusseren Klemmen des Widerstandes 19u und 19b keine Spannung auftritt. Wie ersichtlich, ist für die Kompensationsanordnung keine zusätzliche Verstärkerröhre erforderlich.
Diese kann aber natürlich gegebenenfalls auch eine solche enthalten, z. B. können die Filterkreise 21, 22 nach einer zwischengeschalteten Röhre angewendet werden, so dass sie für den Eingangskreis 17 nicht dämpfend wirken können. Es kann ferner z. B. auch statt eines besonderen Aufnahmekreises 17 der Kompensationsanordnung der Kreis 16 des Empfangsteiles gleichzeitig auch dessen Funktion erfüllen, indem er etwa noch eine Verstärkerröhre hochfrequent steuert, hinter welcher die Filterkreise eingeschaltet sind.
Während die Kompensationsanordnung für die periodischen Empfangsfrequenzen unwirksam ist, da diese durch die (in Resonanz aufgeschaukelten) Filter 21, 22 ausgesiebt werden, finden aperiodische Störungen, eben wegen ihrer Aperiodizität, die Filter 21, 22 in stationärem, d. h. unaufgeschaukeltem, unleitendem Zustand vor. Dies gilt zwar auch für die Empfangskreise 16. 17.
Die Filter 21, 22 besitzen jedoch gegenüber diesen eine Erregungsverzögerung (da sie ja erst angestossen werden, wenn der Strom über den Widerstand I9b schon fliesst), vor allem aber wegen ihrer geringeren Dämpfung eine wesentlich grössere Zeitkonstante der Aufschaukelung, so dass die Filter 21, 22 hierfür also erst wesentlich leitend werden, wenn der aperiodische Spannungsstoss schon abgeklungen ist, für den somit eine vollkommene wirkliche Kompensation gegeben war. Das gleiche gilt natürlich auch für alle folgenden aperiodischen Spannungsstösse, auch wenn sie in sehr rascher Folge eintreffen.
Die Kompensationsanordnung enthält auch den Abstimmungsanzeiger 24. Dieser zeigt an, wenn die Eigenfrequenz des Empfangseingangskreises gleich ist der zu empfangenden Senderwelle (Trägerfrequenz), welche Stellung infolge Unterdrückung der Modulationsfrequenzen des Empfanges (Aussiebung der Seitenbandfrequenzen der Modulation durch die Filter 21, 22) in der Kompensationsanordnung besonders exakt feststellbar ist. Dadurch ist eine genaue Abstimmung gesichert, der Apparat kann nicht auf einem Seitenband stehen . In der Anordnung ist ferner noch ein Schalter 25 vorgesehen. Dieser gestattet, die Störungskompensation auszuschalten, etwa für Ortsempfang mit geringerer Verstärkung. Dabei kann der Abstimmungszeiger direkt, ohne Widerstand 19b, in den Stromkreis des Gleichrichters 23 gelegt werden.
Zweckmässig werden ferner die Filter für die Aussiebung der Modulation 21 und 22 ausschaltbar gemacht. Bei ausgeschalteten Filtern ist dann bei vollkommen unter-
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rend nach Einschalten die Feinabstimmung leicht erfolgen kann. Gegebenenfalls kann hierbei unter Bedienung des Schalters 25 auch die Grobabstimmung beim Empfang erfolgen.
Eine Bandbreiteregelung kann entweder vor der Kompensationsanordnung erfolgen, oder es können zweckmässig auch die Kreise 16, 17 gleichzeitig in ihrer Ankopplung an 15 verändert werden oder etwa auch nur der Kreis 16, wobei dann z. B. durch Kopplung der Regelung mit einem Abgriff am Widerstand 19 zweckmässig das Verhältnis der gegeneinanderwirkenden Gleichspannungsamplituden konstant gehalten werden wird.
Die Kompensationsanordnung kann vorteilhaft auch im Zwischenfrequenzteil eines Überlagerungsempfängers verwendet werden. Es ist dann eine fixe Abstimmung ihrer Filter-
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kreise möglich, der zentrale Schmalbandbereich des Ausführungsbeispiels entspricht sodann dem Sollwert der Zwischenfrequenz.
Es ist ferner z. B. auch denkbar, die Kompensationsanordnung gegebenenfalls unsymme- trisch auszuführen ; vor allem natürlich ist dies beim Arbeiten mit nur einem Seitenband der Fall.
PATENTANSPRÜCHE : i. Einrichtung zur Unterdrückung von Störungen, beim Empfang elektrischer Schwingungen, bei welcher eine dem Empfangsteil entgegenwirkende Kompensationsanordnung angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kompensationsanordnung ein oder insbesondere mehrere Filterglieder (21 und/oder 22) vorgesehen sind, die für die periodischen Empfangsschwingungen die Kompensationswirkung aufheben, für unregelmässige (aperiodische), z. B.
Störschwingungen aber infolge Erregungsverzögerung und/oder zweckmässig grösserer,'ins- besondere bedeutend grösserer Zeitkonstante der Aufschaukelung (geringerer Dämpfung) gegenüber dem Empfangskreis (16, 17) bzw. Empfangskreisen nicht in gleicher Weise aussiebend wirken, so dass mindestens im Augenblick des Eintreffen der Störung, insbesondere für kurzzeitige Störungsimpulse, eine volle bzw. weitgehende Kompensation besteht und somit mindestens die Störungsspitze in ihrer Wirkung geschwächt wird.