Elektrische Signal-Übertragungsanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Signalübertragungs:anlage, bei spielsweise einen Radioempfänger.
Wenn die Signale, die von einem R.adio- c-tiipfänger empfangen werden, zeitweise dazu neigen, auf einen übermässig hohen Pegel an zusteigen, ist es üblich, amplitu.denbegren- zonde Mittel im Empfänger vorzusehen, um zii verhindern, dass dieser durch übermässige l"lierbelastung blockiert wird. Ein derartiger Fall tritt im drahtlosen Fernmeldeverkehr zwischen. Flugzeugen auf, wenn dieselben in geschlossener Formation fliegen.
Die bisher verwendeten Begrenzungsein- riehtungenwaren in Empfängern, in welchen eine automatische Verstärkungsregelung ver wendet wird, nicht restlos. zufriedenstellend.
Dip erfindungsgemässeelektrische Signal- iiImrtragungsanilage, welche mindestens eine Röhrenverstärkerstufe mit automatischer Ver- t < irkungsregelung aufweist, ist gekennzeich- net durch einen im Eingangskreis einer Ver- stärkerstufe vorgesehenen"die Amplitude der :
in das Steuergitter .der Verstärkerröhre an- ";e@egten Signalspannung begrenzenden Gleich- ric.liter,der so geschaltet ist, dass ,die ebenfalls an dieses Steuergitter angelegteVerstärkungs- regelspa.nnung seine amplitudenbegrenzende Wirkung nicht erniedrigt.
Der Gleichrichter kann so geschaltet sein, dass die Verstärkungsregelspannungderart wirkt, dass sie die amplitudenbegrenzende Wirkeng de" Gleichrichters erhöht. Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes sind nachstehend an Hand der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung näher be schrieben.
Die Fig. 1 zeigt dass Schema eines Ra.dio- empfängers. mit Amplitudenbegrenzung be kannten Bauart.
Fig. 2 zeigt ein als Radioempfänger aus gebildetes AusführungsbeiGpiel ,derErfindung mit zwei Varianten zur Erzielung der den Begrenzungsbeginn bestimmenden Vorspan- nung für den Gleichrichter.
Fig. 3 und 4 zeigen Arbeitscharakteristi ken der Anordungen nach Fig. 1 und 2.
Die Fig. 1 wird hier aufgeführt, um ein Beispiel einer bereits bekannten Anordnung darzustellen, zum Zwecke der Erläuterung der Gründe ihrer unvolilkommenen Arbeits weise. Die Fig. 1 zeigt eine erste Verstärker- röhre 1T eines Radioempfänger,deren Steuer- gitter mit .der Sekundärwicklung des Anten nentransformators T verbunden ist.
Die Ka thode ist über einen, Vorspannwiderstau d R;;, zu dem der Ableitkondensator C.= parallel geschaltet ist, mit Erde verbunden. Die Spei sung der Anode erfolgt aus der Gleichspan- nungequelle HT über einen Parallelresonanz- kreis L,, C,,, welcher auf die Signalfrequenz abgestimmt ist.
Der Antennentransformator ist durch einen parallel zur Sekundärwick lung liegenden Kondensator C, abgestimmt; ,der Kondensator C, ist ein A'bleitkondensator, und die Regelspannung für die automatische Verstärkungsregelung wird an der Klemme d von irgendeinem nachfolgenden Teil (nicht gezeigt) der Schaltung abgeleitet und dem Steuergitter ,der Röhre Y über einen Wider stand R, und die Sekundärwicklung des Transformators T zugeführt.
Die Ausgangs spannung der Röhre TT wird dem verbleiben den (nicht gezeigten) Teil des Empfängers in irgendeiner geeigneten Weise von den Klemmen 1 und 2 aus zugeführt.
Die Anode einer Diode D ist, wie dar gestellt, mit :dem Transformator T und deren Kathode mit einer zweckmässig gewählten Anzapfungsstelle des Widerstandes R= ver bunden, wobei diese Stelle in gewissen Fäl len .direkt -die Kathode sein kann. Die Diode ist vorgesehen, um die Amplitude der Signale zu begrenzen. .die dem Steuergitter zugeführt werden, soba,l.d diese Amplitude einen vor ausbestimmten Wert überschreitet.
Durch die beschriebene Anordnung wird an die Kathode der Diode eine positive Span nung angelegt, welche bleich dem vom Ano dengleichstrom im untern Teil des Wider standes R= zwischen Erde und der Anzap- fungsstelle erzeugten Spannung ist.
Dies be deutet, :dass die Anode -der Diode bezüglich der Kathode negativ vorgespannt wird, und die Diode bleibt praktisch in einem nicht leitenden Zustand, solange die Signalampli- tude die so angelegte Vorspannung nicht über schreitet. Das Vorhandensein der Verstär- kungsregelspannung beeinflusst jedoch die Arbeitsweise der Anordnung, da diese Span nung an die Anode der Diode angelegt wird.
Wenn der Pegel des ankommenden :Signals steigt, so wird die Verstärkungsregelspan- nung zunehmend negativ, wa.s: eine Erhöhung der negativen Vorspannung der Anode der Diode zur Folge hat, so dass eine begrenzende Wirkung so lange nicht eintritt, bis die Si gnalamplitude einen bestimmten Wert,. wel cher grösser :als der gewünschte ist, über- schritten hat; mit andern Worten, die Be grenzung tritt zu spät ein.
Es ist ebenfalls zu erwähnen, dass -die Wirkung der Verstärkungsregel@spannung auch den Anodengleichstrom der Röhre T' vermindert, wenn der Signalpegel ansteigt, und .dadurch wird die Kathode der Diode D bezüglich :der Anode eher weniger positiv, was. die direkte Wirkung der Regelspannung an der Anode der Diode in einem gewissen Masse kompensiert.
Diese Schwierigkeit könnte selbstverständ lich vermieden werden, indem die automati= sehe Verstärkungsregelung weggelassen würde. Dies stellt jedoch keine zufrieden:stel- lende Lösung dar, denn es ist gewöhnlich nötig, schwächere Variationen des Signal <I>in</I> zu kompensieren.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und schliesst zwei Varianten in sich ein. Die Teile der Schaltung, welche gleich wie diejenigen der Fig. 1 sind, sind gleich bezeichnet und werden nicht mehr be schrieben.
Das Steuergitter der Röhre Y ist über einen Blockkondensator C, mit der Anode der Diode verbunden, und die Verstärkungsregel spannung wird :dem Steuergitter über den Widerstand R, zugeführt. Auf diese Weise ist: sie nun von der Anode der Diode getrennt. Die Sekundärwicklung des Transformators T ist direkt mit Erde verbunden, und der in der Fig. 1 gezeigte Albl:eifkondensator C3 wird nun nicht mehr benötigt.
Entsprechend der ersten Variante wird an die Klemmen 5 und 6 eine Vorspaunungs- quelle geeigneter Klemmenspannung ange schlossen, so :dass die Diode unabhängig von der Verstärkung regel-spannung vorgespannt wird. Die Stelle, an welcher die Begrenzung beginnt, wird nun durch die Arbeitsweise der automatischen Verstärkungsregelung nicht beeinflusst.
Entsprechend der zweiten und bevorzug ten Variante werden die Änderungen des Anodengleichstromes der Röhre p :dazu ver wendet, die amplitu:denbegrenzende Wirkung der Diode zu erhöhen, wenn der Sibo-nalpegel zunimmt. Die an den Klemmen 5 und 6 an- geschlossene Vorspannquelle wird weggelas sen, und die Kathode der Diode wird nun mit einer Anzapfstelle des Widerstandes R" verbunden, wie dies durch die gestrichelte Linie der Fib. ? dargestellt ist.
Die Anode der Diode wird nun in gleicher Weise nega tiv vorgespannt, wie dies in Fig. 1 beschrie i)en worden ist, und wie bereits erwähnt. nirnint die neba.tive Torspannung ab, wenn @er Si--nalpegel ansteigt, und zwar infolge Ier Wirkung der automa.ti:
schen Verstär- hungsregelung auf den Anodengleichstrom ,lrr Röhre t'. Die stärkeren Signale werden deshalb mehr begrenzt, was eine wünschene- werte @\'irlrung ist, und der Vorteil der auto- mati#cli.eirVerstärkungsregelung bleibt gleich zeitig für die s hwachen Signale gewähr leistet.
Der in einem typischen Fall durch die @'ei-wendung der Anordnung nach Fig. \? erzielte Vorteil ist aus den Fig. 3 und 4 er- "iehtlieh, in welchen die dargestellten Werte willkürlich festgelegt wurden.
In .der Fig. 3 ist die am Steuergitter wirkende Signalspan- [tc; in Abhängigkeit der von der An- fenne abgeleiteten Signalspannung LTA für die folgenden Bedingungendargestellt: Kurve A: Bedingungen der Fig. 1, wo hei die Diode jedoch abgeschaltet ist. Kurve B: Bedingungen der Fig. 1 mit angeschalteter Diode.
Kurve C: Bedingungen der Fig. \? mit zweiter Variante.
In der Fig. 4 zeigt die Kurve die Be- ziehung: zwischen :der Antenneneingangsspan- nung <B>[TA</B> in 'Mikrovolt und der endgültigen demodulierten Spannung UN am Ausgang des Empfängers für die zweite Variante der Fig. ?, und zwar für die angeschlossene Diode (Kurve D) bzw. für die abgeschaltete Diode (Kurve E).
Aus der Fig. 3 geht hervor, dass durch die Verwendung der Diode in der üblichen Anordnung eine gewisse Verbesserung erzielt wird und da.ss die zweite Variante der Fig. 2 zusätzlich ungefähr die gleiche Verbesserung fii-zeugt. Aus der Fig. 4 geht hervor, dass für 4arl@i, Signale bei Beginn der Begrenzung liöelistens eine kleine Abnahme des Ausgangs- pegels bewirkt wird,
während bei Weglassen der Diode eine abnormale Zunahme des Aus gangspegels erhalten wird, Man erkennt, dass obwohl in der Fix.<B>9 -</B> die Kathode .der Diode von einem in Serie mit der Röhre I' geschalteten Widerstand vorgespannt ist, diese ebensogut in ähnlicher Weise von irä-endeiner nachfolgenden Röh renstufe, welche ebenfalls durch die Ver- stärkungsregelspa.nnung beeinflusst wird, vor gespannt werden könnte.
Zudem kann die Diode in Nebenschluss mit dem abgestimmten Parallelresonanzkrei.s im Eingangskreis irgendeiner nachfolgenden Verstärkerstufo anstatt in Nebensehluss zum Antennentrans formator geschaltet werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Beispielsweise könnte die Diode in Neben:schluss zu L1 geschaltet werden und ihre Kathode von der nachstehenden Stufe vorgespannt werden.
Es ist hervorzuheben, dass obwohl .die Er findung in bezug auf einen Radioempfänger beschrieben worden ist, :das Prinzip auf irgendeine Signalübertragungsanlage mit automatischer Verstärkungsregelung anwend bar ist, in welcher Ampil\itudenbegrenzung erforderlich ist, um abnormale Si,gnalpegei zu bewältigen. Praktie.ch können die bleichen Resultate durch die Verwendung eines andern Gleichrichters an Stelle der Diode, beispiels weise eines Kupferoxyd- oder Selengleich- ri:
chters, erhalten werden, vorausgesetzt, dass ,die in Frage stehenden Frequenzen nicht so hoch sind, dass die Eigenkapazität solcher Gleichrichter eine nachteilige Wirkung hat.
Electrical signal transmission system. The present invention relates to an electrical signal transmission system, for example a radio receiver.
If the signals received by a radio receiver temporarily tend to rise to an excessively high level, it is usual to provide amplitude-limiting means in the receiver to prevent it from passing through One such case occurs in wireless communications between aircraft when the aircraft are flying in closed formation.
The limiting devices used up to now were not completely in receivers in which an automatic gain control is used. satisfactory.
Dip electrical signal transfer system according to the invention, which has at least one tube amplifier stage with automatic amplification control, is characterized by an "the amplitude of the:" provided in the input circuit of an amplifier stage.
dc, which is connected in such a way that the gain control voltage, which is also applied to this control grid, does not reduce its amplitude-limiting effect in the control grid of the amplifier tube.
The rectifier can be connected in such a way that the gain control voltage acts in such a way that it increases the amplitude-limiting effect of the rectifier. Embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to FIG. 2 of the accompanying drawings.
Fig. 1 shows the scheme of a Ra.dio receiver. known design with amplitude limitation.
2 shows an exemplary embodiment of the invention, designed as a radio receiver, with two variants for achieving the bias for the rectifier which determines the start of the limitation.
3 and 4 show working characteristics of the arrangements according to FIGS.
Fig. 1 is listed here to illustrate an example of an already known arrangement, for the purpose of explaining the reasons for their incomplete work. 1 shows a first amplifier tube 1T of a radio receiver, the control grid of which is connected to the secondary winding of the antenna transformer T.
The cathode is connected to ground via a bias resistor d R ;; to which the discharge capacitor C. = is connected in parallel. The anode is fed from the DC voltage source HT via a parallel resonance circuit L ,, C ,, which is tuned to the signal frequency.
The antenna transformer is tuned by a capacitor C parallel to the secondary winding; , the capacitor C, is a lead capacitor, and the control voltage for the automatic gain control is derived at the terminal d of some subsequent part (not shown) of the circuit and the control grid, the tube Y via a resistor R, and the secondary winding of the transformer T supplied.
The output voltage of the tube TT is fed to the remaining part (not shown) of the receiver from terminals 1 and 2 in any suitable manner.
The anode of a diode D is, as shown, with: the transformer T and its cathode with an appropriately selected tapping point of the resistor R = connected, this point in certain cases len .direkt -the cathode can be. The diode is provided to limit the amplitude of the signals. . Which are fed to the control grid, soba, l.d this amplitude exceeds a predetermined value.
Through the arrangement described, a positive voltage is applied to the cathode of the diode, which is pale than the voltage generated by the anode direct current in the lower part of the resistor R = between earth and the tap.
This means that: the anode of the diode is biased negatively with respect to the cathode, and the diode practically remains in a non-conductive state as long as the signal amplitude does not exceed the bias voltage applied in this way. However, the presence of the gain control voltage influences the operation of the arrangement, since this voltage is applied to the anode of the diode.
If the level of the incoming: signal increases, the gain control voltage becomes increasingly negative, wa.s: an increase in the negative bias voltage of the anode of the diode results, so that a limiting effect does not occur until the signal amplitude becomes one certain value ,. which is greater: than what is desired, has exceeded; in other words, the limitation comes too late.
It should also be mentioned that the effect of the gain control voltage also reduces the anode direct current of the tube T 'when the signal level increases, and as a result the cathode of the diode D becomes rather less positive with respect to the anode, which. the direct effect of the control voltage on the anode of the diode compensates to a certain extent.
This difficulty could of course be avoided by omitting the automatic gain control. However, this is not a satisfactory solution, as it is usually necessary to compensate for weaker variations in the signal <I> in </I>.
2 shows an embodiment of the invention and includes two variants. The parts of the circuit which are the same as those of Fig. 1 are labeled the same and will no longer be written.
The control grid of the tube Y is connected to the anode of the diode via a blocking capacitor C, and the gain control voltage is fed to the control grid via the resistor R. In this way: it is now separated from the anode of the diode. The secondary winding of the transformer T is connected directly to earth, and the auxiliary capacitor C3 shown in FIG. 1 is no longer required.
According to the first variant, a pre-charging source of suitable terminal voltage is connected to terminals 5 and 6 so that the diode is pre-charged independently of the gain control voltage. The point at which the limitation begins is now not influenced by the operation of the automatic gain control.
According to the second and preferred variant, the changes in the anode direct current of the tube p: are used to increase the amplitude-limiting effect of the diode when the sibon level increases. The bias source connected to terminals 5 and 6 is omitted and the cathode of the diode is now connected to a tap point of the resistor R ″, as shown by the dashed line in FIG.
The anode of the diode is now nega tively biased in the same way, as described in FIG. 1 i) s, and as already mentioned. nirnint the neba.tive gate voltage decreases, if @er sine level increases, due to the effect of the automa.ti:
control of the gain control on the anode direct current, lrr tube t '. The stronger signals are therefore more limited, which is a desirable value, and the advantage of the automatic gain control is guaranteed for the weak signals at the same time.
In a typical case by using the arrangement according to Fig. \? The advantage achieved is shown in FIGS. 3 and 4, in which the values shown were determined arbitrarily.
In .der Fig. 3 acting on the control grid signal span [tc; as a function of the signal voltage LTA derived from the antenna for the following conditions: Curve A: Conditions of FIG. 1, where however the diode is switched off. Curve B: Conditions of FIG. 1 with the diode switched on.
Curve C: Conditions of Fig. \? with the second variant.
In FIG. 4 the curve shows the relationship: between: the antenna input voltage <B> [TA </B> in microvolts and the final demodulated voltage UN at the output of the receiver for the second variant of FIG. namely for the connected diode (curve D) or for the switched off diode (curve E).
It can be seen from FIG. 3 that a certain improvement is achieved by using the diode in the usual arrangement and that the second variant of FIG. 2 additionally produces approximately the same improvement. From Fig. 4 it can be seen that for 4arl @ i, signals a small decrease in the output level is brought about at the beginning of the limit list
while if the diode is omitted an abnormal increase in the output level is obtained. It can be seen that although in the fix. 9 the cathode of the diode is biased by a resistor connected in series with the tube I ' , this could just as well be biased in a similar way by a subsequent tube stage, which is also influenced by the gain control voltage.
In addition, the diode can be shunted to the tuned parallel resonance circuit in the input circuit of any subsequent amplifier stage instead of shunted to the antenna transformer, as shown in FIG. For example, the diode could be shunted to L1 and its cathode biased by the following stage.
It should be emphasized that although the invention has been described in relation to a radio receiver: the principle is applicable to any signal transmission system with automatic gain control in which amplification limitation is required to cope with abnormal signal levels. Praktie.ch can improve the pale results by using another rectifier instead of the diode, for example a copper oxide or selenium rectifier:
better, provided that the frequencies in question are not so high that the self-capacitance of such rectifiers has an adverse effect.