Schaltungsanordnung zur Verminderung der bei der Modulation von ]Toehfrequenz- schwingungen auftretenden linearen und nichtlinearen Verzerrungen. Es sind bereits Gegenkopplungsschaltun- gen vorgeschlagen worden zum Zwecke der Verminderung der bei der Modulation von Hochfrequenzschwingungen auftretenden line aren und nichtlinearen Verzerrungen. Bei der Durchführung der hochfrequenten Gegen kopplung ist es häufig schwierig, ungewollte Rückkopplungen und damit Störschwingungen zu vermeiden.
Für eine von der Betriebs frequenz meist erheblich abweichende Fre quenz liefert nämlich die hochfrequente Gegenkopplung fast stets durch Umkehr der Phase eine Rückkopplung, so dass Schwingungen in dieser ungewollten Frequenz auftreten, die schwer zu beseitigen sind. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die von der vorhergehenden Sender stufe gelieferte Gitterwechselspannung in Anbetracht der Gegenkopplungsspannung gross gehalten werden muss, so dass bei Vor handensein von Gittergleichstrom die zur Aussteuerung der Schwingröhre erforderliche Steuerleitung erheblich ist.
Diese Schwierigkeiten lassen sich gemäss vorliegender Erfindung dadurch beseitigen, dass die zu entzerrende Hochfrequenz durch einen linearen Gleichrichter gleichgerichtet wird. Der Gleichrichter liefert eine Gleich spannung, welche der hochfrequenten Träger welle proportional ist, und eine ihr über lagerte tonfrequente Wechselspannung.
Die vom Gleichrichter gelieferte Spannung kann man unmittelbar oder unter Beseitigung des Gleichspannungsanteils unter Zwischenschal tung eines Blockkondensators oder eines Transformators der zur Modulation dienenden Spannung entgegenschalten. Bei Modulations- arten, bei welchen sich durch Verändern der negativen Grittervorspannung die Modulations- kurve statisch aufnehmen lässt, zum Beispiel bei der Gittergleichstrom- oder der Gitter spannungsmodulation, ist es meist empfehlens- wert, den Gleichspannungsanteil nicht zu unterdrücken;
man erreicht hierdurch, dass insbesondere Netzspannungsschwankungen geringere Änderungen des Antennenstromes zur Folge haben. Lässt man aber die Gegen kopplung auf das Gitter eines der Verstär kung der modulierten Hochfrequenz dienenden Rohres wirken, so sollen Schwankungen des hochfrequenten Schwirrgkreisstromes keine statische Verschiebung des Arbeitspunktes des Verstärkerrohres nach sich ziehen, und man zieht in diesem Falle lediglich die Wechselstromkomponente der Gleichrichter spannung zur Gegenkopplung heran.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1-3 und 5-6 Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt, während Fig. 4 zur Erläu terung der Wirkung der Gegenkopplung nach Fig. 3 dient.
In Fig.1 ist eine Modulationsstufe mit Gitterspannungsmodulation gezeichnet. Hierin bedeutet 1 das Hochfrequenzschwingrohr, dem eine hochfrequente Gitterspannung von konstanter Grösse zugeführt. wird. 2 ist das Gleichrichterrohr, 3- der Modulationstransfor- mator, dem die tonfrequente Wechselspan nung zugeführt wird, 4 die Gleichstromquelle, welche die erforderliche Gittervorspannung liefert.
Durch diese Schaltung können sowohl lineare als auch nichtlineare Verzerrungen beseitigt bezw. auf ein unschädliches Mass herabgesetzt werden. Lineare Verzerrungen entstehen durch die Frequenzabhängigkeit des Anodenkreiswiderstandes und äussern sich darin, dass 141 odulationswechselspannungen gleicher Amplitude aber verschiedener Fre quenz in die Seitenbänder der modulierten Hochfrequenz mit verschiedener Amplitude eingehen.
Die nicht linearen Verzerrungen werden durch die Krümmung der Kennlinien verursacht und wirken sich dahingehend aas, dass in den Seitenbändern Schwingungen auf treten, die ursprünglich nicht vorhandenen Oberschwingungen der Modulationswechsel- spannung entsprechen.
Die Herabsetzung der nichtlinearen Verzerrung durch die darge stellte Schaltung hat man sich folgender- massen zu erklären: wenn die modulierte Hochfrequenz linear gleichgerichtet wird, erhält man ausser der ursprünglichen Modu- lationsfrequenz auch die durch die nicht lineare Verzerrung hervorgerufenen Ober schwingungen in ihrem richtigen Amplituden- verhältnis. Wenn man diese in Form einer Cäegenkopplung in den Gitterkreis zurück führt, werden in den Seitenbändern der mo dulierten Hochfrequenz Schwingungsfrequen zen gebildet, die den durch die Verzerrung hervorgerufenen Seitenbandfrequenzen ent gegenwirken.
Durch die in den Gitterkreis zurückgeführte Spannung wird zwar auch die Modulationsspannung selbst vermindert, jedoch lässt sich dies durch eine entsprechende Erhöhung der zugeführten Modulationsspan- nung ohne weiteres ausgleichen. Wie man leicht erkennt, tritt gleichzeitig auch eine Beseitigung der linearen Verzerrungen ein.
Wenn nämlich die einer bestimmten Modu- lationsfrequenz fr. entsprechende Seitenband amplitude kleiner ist als die einer andern Frequenz f2 entsprechende Seitenbandampli- tude, so wird die erste Frequenz fr durch die Gegenkopplung irn Gitterkreis entsprechend weniger geschwächt. Man erkennt ferner die Wichtigkeit einer linearen Gleichrichtung, da nur so die Gewähr geboten ist, dass eine frequenz- und amplitudenrichtige Gegenkopp lung zustande kommt.
Fig. 2 zeigt die Anordnung unter Zwi schenschaltung eines Transformators für eineu Sender mit Anodensparinungsmodulation nach dem bekannten Heisingverfahren. Hierin be deutet 1 das Hochfrequenzschwingrobr, dem durch die Koppelspule 2 eine Hochfrequeriz- gitterspannung konstanter Grösse zugeführt wird. 3 stellt das Modulationsrohr dar.
Das Gitter dieses Rohres wird durch die Strom quelle 4 negativ vorgespannt, und es wird ihm durch den Transformator 5 die zur Modulation dienende tonfrequente Wechsel spannung zugeführt. 6 bedeutet die Anoden stromquelle für Schwingrohr und Modulator- rohr. 7 ist das Gleichrichterrobr für die Gegenkopplung, das an den Ausgangskreis des Hochfrequenzschwingrohres angekoppelt ist. Die bei der Modulation des Senders am Kondensator 8 des Gleichrichters entstehende tonfrequente Wechselspannung wird mit Hilfe des Transformators 9 dem Gitterkreis des Modulatorrohres zugeführt, so dass eine Gegen kopplung entsteht.
Von der Primärwicklung des Transformators 9 wird durch den Block kondensator 10 die Gleichspannung abge halten.
Zwischen die modulierte Stufe und den Antennenkreis können in bekannter Weise eine oder mehrere Hochfrequenzverstärker- stufen geschaltet werden, und es kann die Gegenkopplung von einer beliebigen Ver- stärkerstufe auf die modulierte Stufe erfolgen.
Die Gegenkopplung vermindert die vor handenen Verzerrungen auf einen Bruchteil der ursprünglichen. Eine völlige Geradlinig keit kann durch die Gegenkopplung nicht erreicht werden. Uni eine wesentliche Ent zerrung herbeizuführen, muss der Grad der Gegenkopplung, das heisst das Verhältnis der Gegenkopplungsspannnung zu der für die Modulation erforderlichen Spannung, gross gewählt werden, doch darf man mit der Vergrösserung der Gegenkopplung nicht zu weit gehen, um Dimensionierungsschwierigkeiten zu vermeiden.
Genügt die hierdurch erreich bare Eutzerrung nicht, so lässt sich die Wir-' kung der Gegenkopplung dadurch erheblich steigern, dass man zwischen die zu entzerrende Hochfrequenzstufe und den linearen Gleich richter eine Hochfrequenzverstärkerstufe mit nicht linear verlaufender Verstärkung schaltet.
Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieses Gedankens für eine nach dem Gitter- spaunungsprinzip modulierte Senderstufe. Hier bedeutet 1. das Hochfrequenzschwingrohr der Senderstufe I, die moduliert werden soll, 2 das Verstärkerrohr der zwischen die Hoch frequenzstufe I und den Gleichrichter ge schalteten Hochfrequenzverstärkerstufe 1I, 3 das Gleichrichterrohr. Im übrigen entspricht die Anordnung dem durch Fig. 1 gegebenen Beispiel.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung erkennt man am besten anhand der Kurven der Fig. 4. Die Kurve ra zeigt die Modula- tionskurve der Senderstufe I, das heisst die Abhängigkeit der Anodenwechselspannung Eä von der Gittervorspannung dieser Stufe E7. Der Massstab der Kurve ist so gewählt, dass der grösste Wert der Anodenwechsel spannung und die dazugehörige Änderung der Gittervorspannung durch gleich lange Strecken dargestellt sind, so dass die mitt lere Steilheit der gezeichneten Kurven 450 beträgt.
Die Kurve b zeigt die Verstärker kurve des Zwischenverstärkers, das heisst die Abhängigkeit der hochfrequenten Anoden wechselspannung E'. des Verstärkerrohres von der hochfrequenten Gitterwechselspan nung E'- Die Gitterwechselspannung E' ist der Anodenwechselspannung E' proportional; und es sind die Massstäbe in beiden Kurven so gewählt, dass die Anodenspannung Eä und die ihr entsprechende Gitterspannung E', durch Strecken gleicher Länge dargestellt sind.
Der Massstab für die Kurve b ist wie der so gewählt, dass der grösste Wert von E" und En durch gleich lange Strecken dar gestellt wird.
Aus den beiden Kurven a und b gewinnt man als Modulationskurve der Hochfrequenz stufen I und II zusammen die Kurve c. In dieser Kurve ist als Abszisse die negative Gittergleichspannung Es. der Senderstufe I, als Ordinate die Anodenwechselspannung En der Senderstufe II aufgetragen. Die Aus führung der Konstruktion soll für einen Punkt beschrieben werden. Für die negative Gitter vorspannung p1 in Kurve es erhält man die Anodenwechselspannungp2 der Senderstufe I.
Die Strecke p2 wird in der Kurve b als Abs zisse aufgetragen und liefert den Punkt 3, also q8 <I>=</I> p2. Die erzielte Anodenwechsel spannung ist der Kurve b zu entnehmen und hat die Grösse g4. In der Kurve c wird also über dem Abszissenpunkt 1 die Strecke q4 als Ordinate aufgetragen und man-erhält den Punkt P mit den Koordinaten ri <I>=</I> pi und r,; - d4. So fortfahrend erhält man den gan zen Verlauf der Kurve.
Entzerrt man diese Kurve durch ent sprechende Gegenkopplung, zum Beispiel im Verhältnis 1: 2, so ergibt sich in. Kurve c die punktierte Linie. Geht man von dieser Linie rückwärts, so bekommt man als Mo dulationskurve der Stufe I die nahezu gerad linig verlaufende punktierte Linie.
Bei Anwendung der Gegenkopplung muss die zur Modulation dienende Wechselspan nung selbstverständlich um den Betrag der Gegenkopplungsspannung vergrössert werden. Dies wird bei starker Gegenkopplung häufig als Nachteil empfunden. Man kann diese Schwierigkeit vermeiden, indem man der vom Gleichrichter gelieferten, zur Gegenkopplung dienenden Spannung die modulierende Span nung zum Beispiel in einer an sich bekann ten Brückenanordnung entgegenschaltet, so dass sich bei geradlinig verlaufender Modu- lationskurve und richtiger Phasenlage die vom Gleichrichter gelieferte und die modu lierende Spannung aufheben.
Die durch Ver zerrungen entstehenden Spannungen verblei ben dann und werden zur Entzerrung heran gezogen.
Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür. 1 bedeutet wieder die Hochfrequenz schwingröhre der modulierten Senderstufe, 2 das Gleichrichterrohr. Auf zwei Eckpunkte der Brücke 2 wird die gegen Gleichspannung blockierte tonfrequente Wechselspannung des linearen Gleichrichters gegeben, auf die an dern Brückenpunkte die vom Transformator 4 gelieferte Modulationseingangsspannung. Beide Wechselspannungen werden gleich gross ge wählt.
Von einem Brückenzweig, in welchem die Differenz der angelegten Spannung auf tritt, wird die sich durch die Verzerrungen ergebende Spannung abgegriffen und über den Transformator 5 der modulierten Span nung entgegengesohaltet.
In Fig. 6 ist eine Schaltung dargestellt, in welcher unter Anwendung einer Brücken schaltung, wie in Fig. 5, auch eine statische Gegenkopplung stattfindet. Eine solche ist häufig erwünscht wegen der Steilheitvermin- derung der Modulationskurve und der damit verbundenen grösseren Stabilität des Antennen stromes bei Schwankungen der Betriebs mittel und der Antenne.
Es findet daher eine Kombination der Schaltungen gemäss Fig.3 und 5 in der Weise statt, dass einer seits von den Eckpunkten der Brücke 3 über den Transformator 5 eine Gegenkopplung auf den Eingangskreis der Röhre 1 erfolgt, anderseits liegt in Serie mit der Gittervor- spannquelle der Röhre 1 der vom Strom der Gleichrichterröhre 2 durchflossene Widerstand, durch welchen die statische Gegenkopplung bewirkt wird.