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Schaltung für superregenerativen Epfg
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen, besonders von Ultrahochfrequenzschwingungen (Wellenlänge kleiner als 30 m), bei der die Hilfsschwingung von einem gesonderten Generator erzeugt wird.
Die bekannten Schaltungen zum superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen weisen den Nachteil auf, dass die Trennschärfe verhältnismässig gering ist, weil sie nur durch einen einzigen Schwingungskreis bedingt wird.
Zur Verbesserung der Trennschärfe wurde bereits vorgeschlagen, die Zeit, während der der Eingangsschwingungskreis einen Widerstand von etwa Null hat, möglichst zu verlängern. Eine Schaltung, in der dieser Gedanke praktisch durchgefùllr, ist, ist bisher jedoch noch nicht vorgeschlagen werden.
Die Erfindung schafft eine Schaltung, deren Trennschärfe durch Anwendung der vorerwähnten Erkenntnis wesentlich verbessert ist.
Gemäss der Erfindung wird der Eingangsschwingungskreis während der ganzen Periode, in der die Schaltung nicht oszilliert (Unterbrechungsperiode) oder während eines der
Oszillationsperiode unmittelbar vorangehenden
Teiles dieser Periode entdämpft, und ausserdem werden Oszillieren und die Entdämpfung durch unabhängig voneinander arbeitende Schalt- elemente bewirkt. Durch die erwähnte Entdämpfung kann der Widerstand des Kreises während der ganzen Unterbrechungspe1" :. Jde oder während eines grossen Teiles dieser Periode stark herabgesetzt werden, so dass die Trenn- schärfe der Schaltungen wesentlich verbessert wird.
Entdämpfung des Eingangsschwingungskreises während der Unterbrechungsperiode wurde bisher niemals absichtlich angestrebt. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass bei einigen der bekannten
Schaltungen für superregenerativen Empfang zufälligerweise während eines Teiles der Unter- brechungsperiode Entdämpfung des Schwingungs- kreises auftritt. So weit es sich jedoch um eine solche Entdämpfung handelt, werden die Ent- dämpfung und das Oszillieren jedenfalls nicht durch Anwendung von unabhängig voneinander wirkenden Schaltelementen erzielt.
Durch Anwendung getrennter Schaltelcmcntf für die Entdämpfung und das Oszillieren ist die Schaltung ruhr leicht einstellbar, besonders in bezug au Regelung der Trennschärfe, auf das Mass des Oszillieren und auf das Verhüten des Kerierens (Koherieren tritt auf, wenn die in einer OsziJJationsperiode erzeugten Schwingungen beim Beginn der nächsten Oszillationsperiode noch nicht völlig abgeklungen sind).
Wenn man für die Entdämpfung und das Oszillieren nicht unabhängig voneinander wirkende Schaltelemente verwendet, so erweist es sich in der Praxis kaum möglich, eine richtig wirkende Schaltung zu erzielen, da in diesem Fall verschiedene Einzelteile der Schaltung untereinander mehr oder weniger entgegengesetzte Bedingungen erfüllen mussten.
Die Schaltung wird derart eingestellt, dass der
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mässig während der ganzen Unterbrechungsperiode auftritt. Die Entdämpfung darf jedoch nicht so weit durchgeführt werden, dass während der Unterbrechungsperiode eine Unstabilität der Schaltung auftritt. Ausserdem muss die Entdämpfung so gewählt werden, dass bei der verwendeten Frequenz der Hilfsschwingung ein Koherieren vermieden wird.
Die Schaltung kann derart ausgebildet werden, dass das Oszillieren und die Entdämpfung je für sich von wenigstens einem Entladungssystem bewirkt werden. Der Eingangsschwingungskreis wird wechselweise von diesen Entladungssystemen beeinflusst, u. zw. derart, dass nur das eine System während der ganzen Unterbrechungsperiode und nur das andere System während der ganzen Oszillationsperiode wirksam ist.
Die Hilfsspannung, mittels der die Schwingungen in der Eingangsröhre periodisch unterdrückt werden, beeinflusst gleichzeitig das die Entdämpfung während der Unterbrechungsperioden bewirkende Entladungssystem. Mit Rücksicht darauf wird vorzugsweise eine viereckige, z. B. trapezförmige bis rechtwinklige Hilfsspannung verwendet ; der Augenblick, in dem-lie Entladungssysteme wirksam werden, liegt in diesem Fall vollkommen fest.
Das Oszillieren und die Entdämpfung können auch mittels eines und desselben Entladungssystems herbeigeführt werden, wenn als Ent- ladungssystem eine Entladungsröhre mit einer
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Kathode, einem Steuergitter und wenigstens drei weiteren Elektroden verwendet wird, von denen die beiden Aussenelektroden mit Kreisen verbunden sind, die das Oszillieren und die Entdämpfung bewirken ; der mittleren Elektrode wird die Spannung der Hilfsschwingung zugeführt.
Die Hilfsschwingung wird vorzugsweise von einem besonderen Generator erzeugt, in manchen Fällen ist es jedoch möglich, zur Erzeugung dieser Schwingung einen Teil eines oder mehrerer Entladungssysteme zu benutzen, die auch für den superregenerativen Empfang verwendet werden. Wenn z. B. beim Empfang eine Entladungsröhre mit zwei oder mehr Gittern wie eine Hexode verwendet wird, können einige der Elektroden des Entladungssystems in einer Schaltung zur Erzeugung der Hilfsschwingung benutzt werden. Die Dauer der Oszillationsperiode wird vorzugsweise annähernd gleich der Dauer der Unterbrechungsperiode gewählt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung durch zwei Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 stellt eine Schaltung für den superregenerauven Empfang elektrischer Ultrahochfrequenzschwingungen (Wellenlänge kk-ner als 30 m) dar, in der die Erfindung Anwendung findet. Diese Schwingungen werden den mit 1 bezeichneten Klemmen zugeführt und induktiv auf den mit 2 bezeichneten Eingangsschwingungskreis der Schaltung übertragen. Der Schwingungskreis 2 ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes 3'und eines Kondensators 4'mit dem
Steuergitter einer Triode 5'und über die Parallel- schaltung eines Widerstandes 3"und eines
Kondensators 4"mit dem Steuergitter einer
Triode 5"verbunden. Die Anoden der beiden
Trioden sind sowohl über zwei Hochfrequenz- drosselspulen 8'und 8"als auch über zwei cinsteUbare Kondensatoren 5'und "miteinander verbunden.
Der Verbindungspunkt der erwähnten
Drosselspulen ist über die Primärwicklung eines Nlederfrequenztransformators 7 mit dem positiven
Pol einer nicht dargestellten Anodenspannungs- quelle verbunden, während der Verbindungs- punkt der erwähnten Kondensatoren über eine
Rückkopplungsspule 6 mit Erde verbunden ist.
Die Niederfrequenzausgangsspannung der Schal- tung kann der Sekundärwicklung des Trans- formmors ? entnommen werden.
Zwei Widerstände 10'und 10"sind in Reihe zwischen den Kathoden der Entladungsröhren 5' urd J"angeordnet. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist mit dem unteren Ende des Kreises 2 und zugleich mit der Erde ver- bunden. Die Hilfsspannung wird an die von einander abgewendeten Enden der Widerstände angelegt Diese Spannung kann zweckmässig einen rechtwinkligen Verlauf haben und z. B. einem Multivibrator entnommen werden.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende :
Die Entladungsröhren J'und J"werden wechsel- weise im Rhythmus der Hilfsschwingung völlig geöffnet und gesperrt, wobei 5'als die das Oszil- lieren bewirkende, und 5"als die die Entdämpfung bewirkende Röhre fungiert. Das Mass des Oszillierens während der Oszillationsperiode und das Mass der Entdämpfung während der Unterbrechungsperiode sind je gesondert durch Ver- änderung der Rückkopplungskondensatoren 9' und 9"einstellbar. Das Oszillieren und die Entdämpfung werden somit durch völlig unabhängig voneinander wirkende Mittel erzielt und geregelt. Die Schaltung wird nun derart eingestellt, dass sie während des einen Teiles der Periode der Hilfsspannung schwingt, und dass während des anderen Teiles dieser Periode der Eingangsschwingungskreis weitestgehend entdämpft wird.
In diesem Zusammenhang sei folgendes bemerkt.
Wenn dcr Schaltung kein Eingangssignal zugeführt wird, soll das Oszillieren jedesmal von der Rauschspannung eingeleitet werden, deren Amplitude annähernd 10-6 V beträgt. Um eine richtige Wirkungsweise (u. a. eine richtig wirkende selbsttätige Lautstärkeregelung) der Schaltung zu sichern, müssen zudem die erzeugten Schwingungen bis zum Sättigungswert (annähernd 10 V) wachsen können. Die Schaltung soll somit derart eingestellt werden, dass während der Oszillationsperiode die Schwingungen um einen Faktor 107 wachsen können, und dass während der Unterbrechungsperiode die erzeugten Schwingungen bis unterhalb des Rauschpegels (also um einen Faktor 10-7) abnehmen können.
Wenn also die Frequenz des Hilfsspannung einmal festliegt, müssen die Kondensatoren 9'und 9"derart eingestellt werden, dass die vorerwähnte Bedingung erfüllt ist.
Für Telephonieempfang kann die Frequenz der Hilfsspannung in der Regel nicht niedriger als
20 kHz gewählt werden. Dies bedeutet, dass bei einer Wellenlänge von 15 m (20MHz) der zu emp- fangenden Schwingungen für eine vollständige
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rung der Grössenordnung von 10-7 V kann die Güte des Eingangsschwingungskreises während der Unterbrechungsperiode (Q,) und der absolute Wert der Güie dieses Kreises während der Oszillationsperiode (Q nicht höher als annähernd 100 gewählt werden. Wenn die Güte des verwendeten Eingangsschwingungskreises kleiner als etwa 100 ist, kann die Güte des Kreises durch Entdämpfung (Einstellung des Kondensators 9") bis zu einem Wert von etwa 100 gesteigert werden.
Dem absoluten Wert der Güte des Kreises in der Oszillationsperiode kann durch Einstellung des Kondensators 9'ein geeigneter Wert, z. B. gleichfalls 100, gegeben werden. Es soll hiebei überlegt werden, dass die Trennschärfe der Schaltung auch vom absoluten Wert der Güte des Kreises während der Oszillationsperiode abhängig ist. Das Entladungssystem darf also in der Oszillationsperiode keinen zu grossen negativen Widerstand für den
Schwingungskreis bilden.
Wenn man jedoch Telephonie auf einer Wellen- länge 1. 5 m empfängt, stehen bereits zehnmal
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mehr Hochfrequenzschwingungen je Unterbrechungsperiode als im vorigen Fall zur Ver-
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etwa 1000 betragen können. In diesem Fall ist also im allgemeinen eine sehr beträchtliche Entdämpfung anwendbar, wodurch die Trennschärfe der Schaltung sehr hoch gesteigert werden kann ; die Einstellung soll jedoch naturgemäss stets so erfolgen, dass die Schwingungen nicht koherieren.
Der Ableitungswiderstand 3'und der Gitter- kondensator 4'erfüllen zu gleicher Zeit verschiedene
Aufgaben. Zunächst dienen sie zur Gleich- richtung der Hochfrequenzschwingungen und begrenzen weiters die Amplitude der erzeugten
Schwingungen durch selbsttätige Einstellung des
Arbeitspunktes der Röhre als Verstärker der
Klasse C. Zudem verdankt man ihrem Vorhanden- sein ein ruhiges und allmähliches Einleiten des
Oszillierens. Letzteres wird gleichfalls in hohem
Masse vom Umstand begünstigt, dass die vom
Sperren und Öffnen der Röhren 5'und 5"be- dingten Gleichstromstösse den Schwingungskreis nicht beeinflussen können.
Ausserdem gleichen diese Stösse einander aus, da die Röhren 5'und 5" abwechselnd wirksam sind, so dass in der die
Primärwicklung des Transformators 7 enthaltenden
Leitung praktisch keine Änderung der Gleichstrom- speisung spürbar ist.
Es ist erwünscht, dass die in einer Oszilldtions- periode allmählich über den Kondensator 4'ent- stehende negative Ladung während der darauf- folgenden Unterbrechungsperiode völlig abfliesst.
Dies erfolgt, wenn Ri. Gr= 1'fp, wobei Ri den
Wert des Ableitungswiderstandes 3', Cr die
Kapazität des Gitterkondensators 4'und fp die
Frequenz der Hilfsspannung bedeuten. Zudem müssen R, und Cr derart gewählt werden, dass das
Steuergitter mit einer hinreichenden Hoch- frequenzspannung beaufschlagt ist und die Er- zeugung von Relaxationsschwingungen vermieden wird.
In der beschriebenen Schaltung erfolgt die
Gleichrichtung gleichfalls durch die Röhre J'.
Diese Aufgabe könnte jedoch im Prinzip auch von einer anderen Röhre erfüllt werden.
Fig. 2 stellt eine Schaltung dar, bei der unter
Beibehaltung der Möglichkeit die Kreisgüten ssi und Q2 gesondert einzustellen, die beiden Röhren 5'und 5"durch eine einzige Röhre ersetzt sind.
In diesem Fall wird die Hilfsspannung dem Fang- gitter einer Penthode zugeführt, wodurch erzielt wird, dass der Strom entweder praktisch völlig der Anode (Oszillationsperiode) oder dem Schirmgitter (Unterbrechungsperiode) zufliesst. Die Regelung der Kreisgüten j und Q2 erfolgt unter Zuhilfenahme der Kondensatoren 9"und 9'.
Die Funktionen der Anode und des Schirmgitters können naturgemäss vertauscht werden. Indem die Gleichstromspeisung der Anode und des Schirmgitters beide durch die Primärwicklung des Niederfrequenzstransformators 7 geführt werden, wird das Auftreten der Hilfsspannung im Ausgangskreis unterdrückt und das Anstossen des Schwingungskreises über die Rückkopplungsspule 6 verhütet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung für den superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen, insbesondere Ultrahochfrequenzschwingungen (Wellenlänge kleiner als 30 m), bei der die Unterbrechungsschwingung vorzugsweise von einem gesonderten
Generator erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsschwingungskreis während der ganzen Periode, in der die Schaltung nicht os- zilliert, oder während eines dieser Oszillations- periode unmittelbar vorangehenden Teiles dieser
Periode entdämpft wird, wobei das Oszillieren und die Entdämpfung je für sich getrennt mittels wenigstens eines Entladungssystems bewirkt werden und die Stärke der Rückkopplung, welche die erwähnten Entladungssysteme auf den
Eingangskreis ausüben, für jedes System getrennt einstellbar ist.