Schaltung zur Übertragung modulierter Hochfrequenzschwingungen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Übertragung modulierter Hochfrequenzschwingungen und bezweckt die Trennschärfe bei Empfangsgeräten der Hoch frequenztechnik ohne gleichzeitige Verringe rung der Wiedergabegüte der übermittelten Zeichen zu verbessern.
In der Hochfrequenztechnik werden Ton signale oder andere Zeichen durch eine Trä gerwelle übertragen, welche mit den Zeichen schwingungen moduliert ist. Dabei sind zwei Modulationsseitenbänder -vorhanden, die sich symmetrisch zur Trägerfrequenz nach höheren und tieferen Frequenzen hin ausdehnen und beiderseits der Trägerfrequenzen in der Fre- quenzskala einen Raum einnehmen, welcher der Frequenz der höchsten zu übertragenden Signalschwingung entspricht.
Die einzelnen Trägerfrequenzen liegen bei der gegenwärtig gültigen Verteilung der zur Verfügung ste henden Übertragungskanäle -gewöhnlich für Rundfunksender 10 kHz voneinander ent fernt. Da die höchsten zu übertragenden Töne aber Frequenzen von etwa 10 000 Hz besitzen, überlappen sich die Seitenbandfre- quenzen zweier benachbarter Rundfunksen- der, was zu Störungen Anlass gibt.
Zur Beseitigung derartiger Störungen musste man bisher Empfangsgeräte verwen den, bei denen nur ein so schmales Band bei derseits der Trägerfrequenz durch die Selek- tionskreise durchgelassen wurde, dass die stö renden Interferenztöne zwischen den beiden sich überlappenden Modulationsbändern aus gesiebt wurden. Die auf diese Weise vor genommene Einengung des ausgewählten Bandes beeinträchtigt jedoch die Wieder gabegüte ganz erheblich, da auch die höheren Tonfrequenzen des Signals unterdrückt wer den.
Bei der Schaltung gemäss der Erfindung werden die störenden Interferenzen in bes serer Weise als bei den bekannten Anord nungen vermieden, ohne dass eine merkliche Verschlechterung der Wiedergabe damit ver bunden ist. Die Erfindung sieht die Möglich- keit der zur Trägerfrequenz einseitigen Aus dehnung des vom Empfänger durchgelas senen Bandes in der einen oder andern Rich tung vor, wobei das Empfangsband stets zu der Seite hin. ausgedehnt werden soll, die weniger den erwähnten Störungen ausgesetzt ist.
Da im allgemeinen nicht beide Modula- tionsseitenbänder in gleicher Weise gestört werden, besitzt die Schaltung nach der Er findung, infolge der Benutzung des weniger gestörten Seitenbandes, für den Empfang Vorteile vor den bekannten Anordnungen.
Beim Betrieb der Schaltung nach der Er findung wird zum Zwecke einer scharfen Ab stimmung auf die Trägerwelle zunächst der Durchlassbereich verhältnismässig schmal ge macht, das heisst schmaler, als es zur voll ständigen Aufnahme aller Modulationsseiten- bandfrequenzen erforderlich wäre. Auf diese Weise ist eine sehr genaue und störungsfreie Abstimmung auf die Trägerfrequenz mög lich. Darnach wird die Durchlassbreite in der einen oder andern Richtung einseitig zur Trägerwelle ausgedehnt, so dass ein störungs freier Empfang mit befriedigender Wieder gabe erzielt wird.
Die Erfindung besteht daher in einer Schaltung zur Übertragung modulierter Hochfrequenzschwingungen (empfangsfre- quenter oder zwischenfrequenter Schwingun gen), bei welcher mehrere zum mindesten annähernd auf die Hochfrequenz abgestimmte Schwingungskreise vorgesehen sind, und bei der .die Abstimmkreise und Kopplungen derartig bemessen sind, dass die Schaltung bei übereinstimmender Abstimmung aller greise auf die Trägerfrequenz nur ein er heblich schmaleres Band durchlässt, als es von den zu übertragenden Hochfrequenz schwingungen nebst Seitenbändern eingenom men wird,
und bei der eine Anzahl der ab gestimmten greise durch ein auf je ein ver änderliches Abstimmelement wirkendes ge meinsames Regelorgan derartig im gleichen Sinne gegen die Trägerfrequenz verstimmt werden kann, dass eine Ausdahnung des durchgelassenen Bandes einseitig in der einen oder andern Richtung von der Trägerwelle aus erfolgt.
Die Erfindung ist für Superheterodyne- empfänger sehr gut geeignet.
Fig. 1 stellt einen Superheterodyneemp- fänger als Ausführungsbeispiel der Erfin dung dar; Fig. 2 zeigt graphisch, wie das ausge wählte Band in einer Richtung ausgedehnt werden kann.
Der Empfänger nach Fig. 1 ist ein übli cher Superheterodyneempfänger, der eine An tenne 10 und Erde 11, einen Radiofrequenz- verstärker 12, eine Modulatorröhre 13, eine Zwischenfrequenzverstärkerröhre 14, einen Detektor und Audiofrequenzverstärker 15 und einen Lautsprecher 16 enthält. Der Ra diofrequenzverstärker 12 und der Detektor und Audiofrequenzverstärker 15 sind als Rechtecke gezeichnet, weil ihre Einzelheiten bekannt sind.
Die Modulatorröhre 13 ist mit dem Radiofrequenzverstärker 12 durch ein Radiofrequenzkopplungssystem 17, abstimm- bar durch einen variablen Kondensator 18, gekoppelt. Ein durch das Rechteck 19 dar gestellter örtlicher Oszillator, der einen durch einen variablen Kondensator 21 abstimm- baren Ausgangskreis 20 hat, ist mit einer Spule 22 gekoppelt, die in dem Gitterkatho- denkreis der Modulatorröhre 13 liegt.
Infolge der Modulation der Radiofre- quenzzeichen durch die örtlichen Schwingun gen erscheint die Zwischenträgerfrequenz, die die Differenz zwischen der ZeicUenträgerfre- quenz und der örtlichen Oszillatorfrequenz ist, in dem Ausgang des -k#lodulators, beglei tet von den zwei Modulationsseitenbändern, die sich 6 oder mehr kHz zu jeder Seite der Zwischenträgerfrequenz ausdehnen.
Um die Zwischenträgerfrequenz im wesentlichen kon stant zu halten, wird die örtliche Oszillator- frequenz durch den Kondensator 21 um den selben Betrag und in derselben Richtung ver ändert, wie die Resonanzfrequenz des Radio frequenzsiebkreises durch den Kondensator 18 verändert wird. Die zwei Kondensatoren 18 und 21 werden gewöhnlich durch eine einzige mechanische Steuereinrichtung, die ganz allgemein durch die punktierten Linien (T bezeichnet ist, betätigt.
Die Zwischenfrequenzverstärkerröhre 14 ist mit dem Ausgang der Modulatorröhre 13 durch ein doppelt abgestimmtes Zwischen frequenzsiebsystem 23 gekoppelt. Dieses Sieb system enthält eine induktiv mit einer Se kundärspule 25 gekoppelte Primärspule 24. Ein fester Kondensator 26 und ein variabler Kondensator 27 sind der Primärspule 24 nebengeschlossen. Der Sekundärspule 25 ist ein fester Kondensator 28 und ein variabler Kondensator 29 nebengeschlossen. Die beiden variablen Kondensatoren 27 und 29 werden gleichzeitig durch eine einzige mechanische Steuereinrichtung, die mit U' bezeichnet ist. betätigt.
Die mechanische Steuereinrichtung ist so eingerichtet, dass ihre Betätigung die Kapazitäten der beiden Kondensatoren 27 und 29 in derselben Richtung variiert.
Ein anderes Zwischenfrequenzsiebsystem 30 dient dazu, die Röhre 14 mit dem Detek tor und Audioverstärker 15 zu koppeln. Die ses Siebsystem umfasst ebenfalls eine Primär spule 31, die mit einer Sekundärspule 32 ge koppelt ist; diese Spulen sind durch die ent sprechenden Kondensatoren 33 und 34 auf die Zwischenträgerfrequenz abgestimmt, so dass ein relativ schmales Band, das um die Zwischenträgerfrequenz zentriert ist, ausge wählt wird. Das Kopplungssystem 30 hat indessen keine variablen Kondensatoren.
Im System 23 werden der Primär- und der Sekundärkreis so eingestellt, dass die Ab stimmung auf die Zwischenträgerfrequenz (häufig in der Nähe von 175 kHz) dann er reicht wird, wenn die mechanische Steuer einrichtung U' sich in einer Zwischenstellung zwischen den Minimum- und 3Taximumgren- zen ihres Wirkungsbereiches befindet. Diese Stellung von U' ist dann die neutrale oder normale Stellung, in der das System auf Re sonanz in der Zwischenträgerfrequenz abge stimmt ist.
In dieser neutralen Stellung sind die variablen Kondensatoren 27 und 29 so eingestellt, dass sie Kapazitätswerte in der Mitte ihrer Maximum- und Minimumwerte haben. Diese Kapazitätswerte in der neutra- len Stellung sollen vorzugsweise so sein, dass die Resonanzfrequenz von der Zwischenträ- gerfrequenz in beiden Richtungen um einen gleichen Betrag verschoben werden kann.
Die Kondensatoren 27 und 29 sind durch die Einrichtung U' so in Wechselbeziehung gebracht, dass die Bewegung von U' gleiche Wechsel der Resonanzfrequenzen der Primär- und - Sekundärkreise des Kopplungssystems 23 hervorruft. Daher sind der Primär- und Sekundärkreis immer über den Wirkungs bereich der Einrichtung U' auf dieselbe Fre quenz abgestimmt. In dem Fall, in dem die Spulen 24 und 25 gleich sind, und die Kon densatoren 26 und 28 auch gleich sind, kön nen die Kondensatoren 27 und 29 ebenfalls gleich und so eingerichtet sein, dass ihre Ka pazitäten durch Bewegung der Einrichtung U' gleich verändert werden.
In dem neutralen oder normalen Zustand ist die bandauswählende Charakteristik des Siebsystems 23 die gleiche wie diejenige des nachfolgenden Siebsystems 30 und wird gra phisch durch die Kurve A in Fig. 2 darge stellt. Diese Kurve ist eine Aufzeichnung der relativen Ausgangsspannung in logarith mischem Mass gegenüber der Frequenz in linearem Mass. Die Zwischenträgerfrequenz ist zu 175 kHz angenommen. Da die Systeme 23 und 30 beide die Charakteristik A haben, ist die Gesamtcharakteristik der beiden Sy steme durch die Kurve B, die das Quadrat der Kurve A ist, dargestellt.
Eine Betrachtung der Kurve B zeigt, dass, wenn die Kondensatoren 27 und 29 in der neutralen Stellung sind, das System hoch selektiv ist. Wenn die ausgewählte Band breite dadurch definiert wird, dass die äusser sten Frequenzen eine relative Ausgangsspan nung gleich der Hälfte der Spitzenspannung haben, so ist die Gesamtbandbreite kleiner als 4 kHz, das heisst kleiner als 2' kAz zu jeder Seite des Trägers.
Bei der Abstimmung wird der Empfänger mit der Hauptabstimmungssteuerungsein- richtung U abgestimmt, während die Steue- rungseinrichtung U' auf die selektivste und zugleich neutrale Stellung gestellt ist. Nach- dem auf das gewünschte Zeichen genau ab gestimmt ist, wird die Einrichtung Ü' ein gestellt, um die Bandbreite um den gewünsch ten Betrag von der Seite der stärksten Inter ferenz weg auszudehnen.
Wenn die Steuereinrichtung U' bewegt wird, um die Kapazität der Kondensatoren 27 und 29 zu vermindern, wird die resonante Frequenz des Siebsystems 23 in bezug auf die Zwischenträgerfrequenz aufwärts ver schoben. Für eine Aufwärtsverschiebung von 5 kHz in der resonanten Frequenz des Sy stems 23 verschiebt sich die Charakteristik von derjenigen der Kurve A zu derjenigen der Kurve C. Nun nimmt die Charakteristik der Gesamtausgangsspannung die Form der Kurve<I>D</I> an, die das Produkt der Kurven<I>A</I> und C ist.
Eine Betrachtung der Kurve D zeigt, dass die Resonanzspitze sich um 21/2 kHz verschoben hat, und dass die Band breite nun ungefähr 6 kHz ist.
Es ist zu beachten, dass die grösste Ver schiebung an der Hochfrequenzseite der Kurve D stattgefunden hat, und dass die Nie derfrequenzseite nur sehr wenig aufwärts verschoben wurde. Infolgedessen hat der grösste Anstieg -in der Bandbreite in dem Bezirk des obern Seitenbandes stattgefunden. Daher wird ein viel weiterer Bereich des obern Seitenbandes unter der Bedingung der Kurve D als unter der Bedingung der Kurve A ausgewählt; der ausgewählte Teil dieses Seitenbandes hat sich von weniger als 2 kHz zu mehr als 5 kHz vergrössert. Dies bedeutet, dass der Audiofrequenzbereich entsprechend vergrössert worden ist.
Die Breite eines Seitenbandes und daher der Audiofrequenzbereich kann noch weiter durch Erhöhung der Verstimmung des Sy stems 23 von der Zwischenträgerfrequenz ausgedehnt werden. Kurve E zeigt die Cha rakteristik, wenn das System 23 um 12 kHz von der Zwischenträgerfrequenz verstimmt wird. Der Doppelspitzeneffekt wird durch überkritische Kopplung zwischen den abge stimmten Kreisen des Systems geschaffen.
Die grössere Leistung an der Spitze nahe 175 kHz im Verhältnis zur Spitze nahe 185 kHz rührt von der hinzugefügten Selek tivität des Radiofrequenzsiebsystems her. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Wirkung des Radiofrequenzverstärkers in den Kurven<I>A, B,</I> C und<I>D</I> nicht gezeigt.
Es kann oft wünschenswert sein, die An zahl der zwischenfrequent abgestimmten Kreise zu erhöhen. Dies kann durch Verwen dung zweier Zwischenfrequenz-Verstärker- röhren in Serienschaltung mit drei doppelt abgestimmten Kopplungssystemen, ähnlich den Systemen 23 und 30, das heisst durch sechs zwischenfrequent abgestimmte Kreise, erzielt werden.
Im letzteren Falle kann eines der Systeme ähnlich System 23 der Fig. 1 verwendet werden; ein zweites der Systeme kann bestimmt sein, nur einen der zwei ab gestimmten Kreise davon zu verstimmen. In einem solchen Fall wird es zweckmässig sein, einen Dreigangkondensator zu verwenden, der zwei gleiche Teile für das doppelt einstell bare System besitzt und einen kleineren Ka pazitätsteil für das Kopplungssystem, das nur einen einstellbaren Kreis hat.
Eine sol che Anordnung würde den Vorteil haben, dass die beiden Spitzen, die' in Kurve E der Fig. 2 gezeigt sind, abgeflacht würden, weil der besagte kleinere Kapazitätsteil die Reso nanz seines abgestimmten Kreises nicht so weit verschieben wird, wie die Resonanzen des doppelt einstellbaren Übertragers ver schoben werden. Daher wird der Kreis des besagten kleineren Kapazitätsteils zwischen diesen beiden Spitzen resonant sein.
Es wäre auch möglich, gleiche Konden- satorteile, jedoch verschiedene Induktanz- werte zu verwenden. Zum Beispiel könnte das doppelt einstellbare System, wie 23, so konstruiert werden, dass es gleiche Induk- tanzen hat, während doch das zweite Kopp lungssystem, das nur einen einstellbaren Kreis hat, eine etwas kleinere Induktanz im einstellbaren Kreis haben könnte als die an dere Induktanz desselben Systems.
Eine ähnliche Wirkung kann erzielt wer den durch Verwendung von sechs abgestimm ten Kreisen wie vorher, jedoch nur einer Zwi- schenfrequenzverstärkerröhre. In diesem Falle können drei abgestimmte Kreise in jedem der Kopplungssysteme, die den Systemen 23 und 30 der Fig. 1 entsprechen, verwendet werden; auch könnten vier abgestimmte Kreise in einem der Kopplungssysteme und zwei ab gestimmte Kreise in dem andern verwendet werden.
Ohne Rücksicht darauf, was für eine be sondere Anordnung abgestimmter Kreise ver wendet wird, ist es sehr wünschenswert, dass wenigstens drei und vorzugsweise vier oder mehr abgestimmte Kreise in Serienschaltung im Zwischenfrequenzverstärker angeordnet werden. Normalerweise sollte ein Drittel bis drei Viertel der Gesamtzahl der abgestimm ten Kreise durch die Einrichtung U' in der Frequenz verschoben werden.
In einer der oben beschriebenen analogen Weise könnte das niedere Seitenband an Stelle des obern Seitenbandes durch Bewe gung der mechanischen Steuereinrichtung U' in der entgegengesetzten Richtung erweitert werden. Das Seitenband, welches zur Aus dehnung ausgewählt wird, soll dasjenige sein, welches am freiesten von interferierenden Zeichen ist.
Infolge der Tatsache, dass die Ausgangs spannung mit der Betätigung der Einrich tung U' wechselt (z. B. Kurven<I>B</I> und<I>D</I> der Fig. 2), sollte, um einen gleichförmigeren Ausgang zu erzeugen, ein automatisches Lei- stungssteuerungssystem verwendet werden. Die automatische Leistungssteuerungsspan- nung sollte von einem auf das Zwischenfre- quenzverstärkersystem folgenden Punkt her geleitet werden.