DE1016774B - Misch- und Oszillatorschaltung fuer UEberlagerungsempfaenger - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für Überlagerungsempfänger mit einer Mischröhre und einer von dieser getrennten Oszillatorröhre. Es ist bekannt, daß man diese Oszillatorröhre gleichzeitig noch als Verstärkerstufe für eine andere Frequenz benutzt und dabei Mittel zur Amplitudenbegrenzung der Oszillatorschwingungen anwendet (Deutsches Patent 645 685). Ist diese andere Frequenz die Empfangsfrequenz, so wird zwar die erste Röhre eingespart, jedoch ist dann die erste Stufe des Empfängers nicht regelbar, und es gelangt eine relativ hohe Oszillatorspannung in die Antenne. Diese Anordnung hätte also gegenüber der üblichen, in der Gesamtverstärkung etwa gleichwertigen Schaltung mit einer regelbaren Hochfrequenzstufe und einer folgenden Mischröhre, welche gleichzeitig die Oszillatorschwingung erzeugt (selbstschwingende Mischstufe), nur Nachteile.

Die Erfindung zeigt, daß es eine andere Möglichkeit gibt, die günstiger ist, wenn besondere Maßnahmen angewendet werden. Diese Möglichkeit ist die Verstärkung der Zwischenfrequenz in der von der Mischröhre getrennten Oszillatorröhre im Anschluß an die Mischstufe. Dann ergibt sich aber die folgende große Schwierigkeit.

In der Oszillatorröhre findet ungewollt eine Mischung von Zwischenfrequenz und Oszillatorfrequenz statt, und es treten am Ausgang der Oszillatorröhre neben der gewünschten Oszillatorfrequenz und Zwischenfrequenz auch die Differenz- und Summenschwingung, also eine der Empfangsfrequenz gleiche Frequenz sowie deren Spiegelfrequenz, auf. Diese Frequenzen gelangen zugleich mit der Einspeisung der Oszillatorschwingung in die Mischstufe zurück und bilden in der Mischröhre wiederum die Zwischenfrequenz. Dadurch tritt eine positive Rückkopplung und eventuelle ,Selbsterregung des Systems auf der Empfangsfrequenz auf. Die Gefahr einer schädlichen Rückkopplung wird noch dadurch beträchtlich vergrößert, daß über die unvermeidliche Kapazität zwischen der die Oszillatorspannung führenden Elektrode und der die Empfangsspannung führenden Elektrode der Mischröhre die mit der Oszillatorschwingung zur Mischröhre zurückgeführte, der Empfangsfrequenz gleiche Frequenz bis zu der die Empfangsspannung führenden Elektrode gelangt und hier infolge des meist großen Resonanzwiderstandes des Eingangskreises eine erhebliche Aufschaukelung erfährt. Aber auch ohne das Auftreten einer Selbsterregung hat die Rückkopplung noch den Nachteil, daß die Spiegelselektion schlecht wird. Die Spiegelfrequenz, welche, geschwächt durch den Eingangskreis, an die Mischröhre und weiter als Zwischenfrequenz zur Oszillatorröhre gelangt, wird hier durch die ungewollte Mischung eine der Empfangsfrequenz

Misch- und Oszillatorschaltung
für Überlagerungsempfänger

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Phys. Waldemar Moortgat-Pick, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

gleiche Frequenz erzeugen, welche wie im zuvor behandelten Fall wieder in die Mischstufe gelangt und scheinbar die Spiegelfrequenz verstärkt.

Die Erfindung zeigt, daß diese Nachteile beseitigt werden können und daß es deshalb entgegen den ersten Erwartungen doch günstig ist, die Zwischenfrequenz in der von der Mischröhre getrennten Oszillatorröhre zu verstärken. Erfindungsgemäß werden in einem solchen Fall Mittel angewendet, die eine Rückführung der in der Oszillatorröhre durch ungewollte Mischung der darin verstärkten Zwischenfrequenz mit der Oszillatorfrequenz entstandenen, der Empfangsfrequenz gleichen Frequenz über die die Oszillatorschwingungen führende Verbindungsleitung zwischen Oszillator und Eingang der Mischstufe unterdrücken. Die Mischstufe arbeitet insbesondere mit additiver Mischung und mit selbsttätiger Verstärkungsregelung. In den Ansprüchen 2 bis 6 sind verschiedene Mittel angegeben, die allein oder zusammen angewendet werden können und die auch in den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen vorkommen.

Es ist bekannt, in einem normalen Überlagerungsempfänger, bei dem also die Zwischenfrequenz nicht in der Oszillatorröhre verstärkt wird, Mittel anzuwenden, die eine Rückführung der im Zwischenfrequenzteil durch ungewollte Mischung mit eingestrahlten Oszillatorschwingungen entstandenen, der Empfangsfrequenz gleichen Frequenz zum Eingangsteil des Empfängers verhindern. Diese Mittel bestehen aus Abschirmungen und Verdrosselungen der Stromversorgungsleitungen. Solche Mittel würden zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht ausreichen. Erfindungsgemäß werden vielmehr Mittel angewandt, die eine Rücklieferung der in der Oszillatorröhre gebildeten, der Empfangs

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frequenz gleichen Frequenz über die die Oszillatorschwingungen führende Verbindungsleitung zwischen Oszillator und Eingang der Mischröhre unterdrücken. Die erfindungsgemäße Schaltung spart zwar keine Röhren gegenüber einer Schaltung mit selbstschwingender Mischstufe, hat aber trotzdem mehrere Vorteile, besonders wenn die von der Oszillatorröhre getrennte Mischstufe mit additiver Mischung und mit einer selbsttätigen Verstärkungsregelung arbeitet.

gewichtes auf dem ganzen Frequenzbereich. Auch die Umschaltung auf den Langwellenbereich wird durch die Brückenschaltung erschwert. Während auf dem UKW-Rundfunkbereich (um etwa 100 MHz) eine 25 Brückenschaltung wegen des relativ kleinen Frequenzbereiches brauchbar ist, macht sie bei Frequenzen über etwa 200 MHz wiederum Schwierigkeiten, weil die Schwingbedingungen des Oszillators durch die

Stärkung der Zwischenfrequenz dient, mit OZ bezeichnet.

In Fig. 1 wird die von der Antenne empfangene Frequenz f_E zum Steuergitter der Mischröhre M ge-5 führt, die statt einer Triode auch eine Pentode sein kann. Die in der Röhre OZ mit Hilfe des Oszillatorschwingungskreises O hoher Güte und Rückkopplungsspule RK erzeugte Oszillatorfrequenz /₀ wird der Kathode der Mischröhre M zugeführt, die über den

Diese Vorteile ergeben sich aus den folgenden Nach- 10 Widerstand R^ mit Erde verbunden ist. Die in der teilen der selbstschwingenden Mischstufe. Eine solche Mischröhre M durch Mischung der Frequenzen f_E Stufe mit multiplikativer Mischung rauscht relativ und fg gebildete Zwischenfrequenz f_z gelangt über das stark. Dies trifft bei additiver Mischung nicht zu, je- Bandfilter B_x zur Oszillatorröhre OZ, wo sie verstärkt doch treten dafür andere Nachteile auf. Eine selbst- und über das Bandfilter B₂ zur nächsten Zwischenschwingende Mischstufe mit additiver Mischung ist 15 frequenzröhre geführt wird.

nämlich nicht regelbar und erfordert eine Brücken- Wie oben erwähnt wurde, läßt sich nicht vermeiden;

Schaltung zur Entkopplung von Empfangs- und daß in der Oszillatorröhre OZ durch Mischung der Oszillatorschwingungen. Brückenschaltungen bereiten Oszillator- und Zwischenfrequenz eine der Empfangsaber unter Umständen Schwierigkeiten. Bei Mittel- frequenz gleiche Frequenz gebildet wird, die zuweilen ist der Frequenzbereich relativ groß und er- 20 sammen mit der Oszillatorfrequenz f₀ zur Kathode schwert deshalb die Einhaltung des Brückengleich- der Mischröhre M gelangt, so daß eine positive Rückkopplung entsteht. Zur Vermeidung einer Selbsterregung werden in Fig. 1 die folgenden Mittel angewendet. . , Der Oszillatorkreis 0 wird mit hoher Güte ausgeführt und an die Röhre OZ gitter- und anodenseitig zur Vermeidung einer Bedämpfung durch die Röhre möglichst lose angekoppelt. Dies geschieht gitterseitig dadurch, daß der Gitterkondensator C₁ (z. B. 50 pF) Brückemschaltung verschlechtert werden und der Ver- 30 an eine Anzapfung der Spule des Oszillatorkreises gelust an Oszillatorspannung durch die Brückenschal- legt ist. Anodenseitig geschieht die lose Ankopplung tung wegen der an sich schon niedrigen Oszillator- durch Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen spannung bezüglich Mischverstärkung und Rausch- Schwingkreisspule und Rückkopplungsspule RK zahl von nachteiligem Einfluß ist. Außerdem tritt auch (z. B. 3:1). Auf diese Weise wird eine entsprechend ein Verlust an Hochfrequenzspannung durch die 35 höhere Aufschaukelung der Oszillatorspannung er-B rückenschal tung ein, was ebenfalls eine Verschlechte- zielt, so daß es möglich ist, einen kleineren Teil zur rung von Mischverstärkung und Rauschzahl zur Kathode der Mischröhre M zu führen, womit auch Folge hat. die Spannung der zurückgeführten unerwünschten Bei einer Mischstufe mit Fremdüberlagerung, also Frequenz entsprechend kleiner ist. In diesem Beispiel mit besonderer Oszillatorröhre (die mit der Misch- 40 wird die zur Mischröhre geführte Oszillatorspannung röhre aber in einem gemeinsamen Glaskolben ein- an derselben Anzapfung der Spule des Oszillatorgebaut sein kann), kommt man dagegen auch bei addi- kreises O entnommen, die auch am Gitter der Osziltiver Mischung ohne Brückenschaltung aus, und eine latorröhre liegt. Vor der Zuführung zu der Kathode solche Mischstufe ist regelbar. Die erfindungsgemäße der Mischröhre M wird die Oszillatorspannung und Schaltung vereinigt also den Vorteil der selbst- 45 damit auch die unerwünschte Spannung durch einen schwingenden Mischstufe bezüglich Röhrenersparnis kapazitiven Spannungsteiler C₂ C₃ (z. B. 2500 bzw. mit den Vorteilen einer Mischstufe mit Fremdüber- 5000 pF) weiter geschwächt (auf ein Drittel). lagerung. Um zu vermeiden, daß die zur Kathode der Mjsch-In einem anderen Zusammenhang ist es bekannt, röhre M zurückgelangende unerwünschte Frequenz im Zwischenfrequenzschwingungen in einer Oszillator- 50 Eingangskreis der Mischröhre noch eine Aufschaukeröhre zu verstärken. In diesem Falle ist die Oszillator- lung erfahren kann, wird die Kapazität zwischen röhre im Gegensatz zu der der Erfindung zugrunde Steuergitter und Kathode der Mischröhre in an sich liegenden Schaltung eine selbstschwingende Misch- bekannter Weise mittels des Kondensators C_Nl neuröhre. An einem der beiden Oszillatorgitter liegt eine tralisiert. Auch der Widerstand R soll eine Aufmit dem Zwischenfrequenzrelais gekoppelte Rück- 55 schaukelung der zurückgeführten, der Empfangskopplungsspule, so daß die Anode der Mischröhre frequenz gleichen Frequenz verhindern. Er wird so einen verstärkten Rückkopplungsstrom zum Zwecke bemessen, daß zusammen mit der Eingangskapazität der Entdämpfung des Zwischenfrequenzkreises liefert. der Mischröhre eine Bedämpfung des Eingangskreises Der Oszillatorteil der selbstschwingenden Mischröhre erfolgt, und zwar besonders am hochfrequenten Ende bildet dann jedoch keine Verstärkerstufe für die 60 des Bereichs, wo die Aufschaukelung wegen der Zwischenfrequenz, weil bezüglich der Zwischen- kleinen Kreiskapazität groß ist. Die Mischröhre M frequenz der Ausgang mit dem Eingang gekoppelt ist. in Fig. 1 wird durch eine Schwundregelspannung U^ Die Erfindung zeigt dagegen, wie eine nicht zugleich in ihrer Verstärkung selbsttätig geregelt. Dadurch zur Mischung dienende Oszillatorröhre in besonders bleibt die von der Mischröhre Ai an die Röhre OZ gevorteilhafter Weise als zusätzliche Verstärkerstufe 65 lieferte Zwischenfrequenzspannung so klein, daß keine ausgenutzt werden kann. merkliche Beeinflussung der Frequenz und Amplitude

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Oszillatorschwingungen erfolgt, der Erfindung dargestellt. In allen drei Beispielen ist Die Röhre OZ wird, weil sie außer als Oszillator-

die Mischröhre bzw. Mischdiode mit M und die hier- röhre auch zur Zwischenfrequenzverstärkung dient, von getrennte Oszillatorröhre, die zugleich zur Ver- 70 bezüglich ihrer Gitter-Anoden-Kapazität durch den i

Kondensator C_W2 neutralisiert. Die Oszillatorschwingungen werden in bekannter Weise durch ein i?C-Glied am Gitter (Audionkombination) in ihrer Amplitude begrenzt. Dieses RC-Glied ist im wesentlichen durch den Gitterableitwiderstand R₀ (z. B. 300 Kiloohm) und den schon erwähnten Kondensator C₁ gebildet. Demgegenüber sind der Widerstand A₁ (200 Ohm) und die beiden Kondensatoren der Sekundärseite des Bandfilters B₁ (je 400 pF) von geringem Einfluß.

Für die Zwischenfrequenzverstärkung der Röhre OZ ist die mittlere Steilheit im schwingenden Zustand bestimmend. Die erzielte Verstärkung ist also zwei- bis viermal kleiner, als wenn die gleiche Röhre die Zwischenfrequenz allein verstärken würde. Die Röhre OZ könnte auch so geschaltet sein, daß sie für die Zwischenfrequenzverstärkung in Gitterbasis- oder Zwischenbasisschaltung arbeitet. An Stelle der Röhren können Transistoren verwendet werden.

In Fig. 2 dient eine Diode M zur Mischung. Zwischen dieser Mischdiode M und der wieder gleichzeitig zur Zwischenfrequenzverstärkung dienenden Oszillatorröhre OZ liegt ein als π-Filter geschalteter, auf die Zwischenfrequenz abgestimmter Schwingungskreis Sch, der an Stelle des Bandfilters B₁ in Fig. 1 tritt und zur Anpassung des niedrigen Ausgangswiderstandes der Mischstufe an den hohen Eingangswiderstand der Oszillatorröhre dient. Außerdem bewirkt das Filter Sch, daß keine Übertragung von Empfangs- und Oszillatorfrequenz vom Mischstufenausgang zur Röhre OZ erfolgt. Andernfalls würden in der Röhre OZ weitere, schwer zu übersehende Interferenzen auftreten. Diese Maßnahme wird normalerweise durch ein Bandfilter erfüllt. Das Filter Sch ist jedoch billiger und läßt sich zugleich noch unter Hinzufügung des Kondensators C_N2 zur Neutralisierung der Gitter-Anoden-Kapazität der Röhre OZ ausnutzen. Die Kapazität der Mischdiode M wird mittels des Kondensators C_Nl wie in Fig. 1 neutralisiert, um wie in Fig. 1 eine Aufschaukelung der zurückgeführten, der Empfangsfrequenz gleichen Frequenz zu vermeiden.

Die Röhre OZ ist in diesem Beispiel in Fig. 2 eine Mehrgitterröhre, bei der die Oszillatorschwingung am ersten Gitter und die zu verstärkende Zwischenfrequenz am dritten Gitter liegt. Die Oszillatorschwingung wird durch eine Kathodenrückkopplungsschaltung erzeugt. Auf diese Weise erfolgt auch bei sehr starken Signalen und ohne Regelung der Mischstufe M keine Beeinflussung von Amplitude und Frequenz des Oszillators. Außerdem ist sogar eine Regelung der Röhre OZ mit der Regelspannung U_R möglich, wodurch auch die folgende Zwischenfrequenzstufe vor Übersteuerung geschützt wird.

Die Schaltung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 nur dadurch, daß eine Vorröhre V vor die Mischröhre geschaltet und mit dieser durch ein Hochpaßfilter gekoppelt ist. An Stelle dieses Filters könnte auch ein gedämpfter Schwingungskreis treten. Die Röhren M und OZ haben in der Kathodenleitung eine Rückkopplungsspule zur Entdämpfung des anodenseitigen Zwischenfrequenzkreises.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Misch- und Oszillatorschaltung für Überlagerungsempfänger, bei der die zur Mischung dienenden Oszillatorschwingungen in einer Oszillatorröhre erzeugt werden, die nicht zugleich zur Mischung dient, und bei der die Oszillatorröhre gleichzeitig als Verstärkerstufe für eine Schwingung anderer Frequenz dient, dadurch gekennzeichnet, daß diese andere Frequenz die Zwischenfrequenz ist und daß Mittel angewendet sind, die eine Rückführung der in der Oszillatorröhre (OZ) durch ungewollte Mischung der darin verstärkten Zwischenfrequenz mit der Oszillatorfrequenz entstandenen, der Empfangsfrequenz gleichen Frequenz über die die Oszillatorschwingungen führende Verbindungsleitung zwischen Oszillator und Eingang der Mischstufe (JW) unterdrücken, die insbesondere mit additiver Mischung und mit selbsttätiger Verstärkungsregelung arbeitet (Fig. 1 bis 3).

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel eine Schaltung dient, die die Kapazität zwischen der Elektrode der Mischröhre, an welcher die Empfangsfrequenz liegt, und der Elektrode, an welche die Oszillatorspannung geführt wird, für die Empfangsfrequenz so weit neutralisiert (C_Nl), daß die zusammen mit der Oszillatorschwingung zur Mischröhre zurückgelangende, der Empfangsfrequenz gleiche Frequenz am Eingangskreis der Mischröhre keine Aufschaukelung erfahren kann (Fig. 1 und 2).

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel ein so großer Widerstand (K) in der Gitterzuleitung der Mischröhre dient, daß die durch die Rückführung der der Empfangsfrequenz gleichen Frequenz auftretende positive Rückkopplung durch Dämpfung des Eingangskreises der Mischröhre beseitigt ist (Fig. 1).

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel entweder eine aperiodische Eingangsschaltung der Mischstufe (Fig. 3) oder ein Resonanzkreis mit einer so geringen Güte dient, daß keine wesentliche Aufschaukelung der rückgeführten, der Empfangsfrequenz gleichen Frequenz an der aperiodischen Eingangsschaltung bzw. dem Resonanzkreis erfolgt.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Unterdrückung bereits am Ausgang des Oszillators die folgenden Maßnahmen dienen: der Oszillatorschwingungskreis hat eine hohe Güte, und der dämpfende Einfluß der Oszillatorröhre auf den Oszillatorschwingungskreis ist durch eine gitter- und anodenseitig lose Ankopplung dieses Kreises an die Oszillatorröhre herabgesetzt, und die zur Mischröhre geführte Oszillatorschwingung ist an einem so kleinen Teil des Oszillatorschwingungskreises abgenommen, daß die gleichzeitig abgenommene, der Empfangsfrequenz gleiche Frequenz entsprechend geschwächt wird (Fig. 1 bis 3).

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel ein Koppelelement zwischen der Mischstufe und der als Zwischenfrequenzverstärkerröhre ausgenutzten Oszillatorröhre in Form eines auf die Zwischenfrequenz abgestimmten und als π-Filter geschalteten Schwingungskreises dient, der den niedrigen Ausgangswiderstand der Mischstufe an den hohen Eingangswiderstand der Oszillatorröhre anpaßt und zugleich eine Schwächung der Übertragung der gegenüber der Zwischenfrequenz hohen Eingangs- und Oszillatorfrequenz zur Oszillatorröhre bewirkt und einen Bestandteil einer Neutralisationsschaltung zur Neutralisierung der Kapazität zwischen der Anode und dem die Zwischenfrequenz führen-

den Gitter der Oszillatorzwischenfrequenzröhre bildet (Fig. 2).

7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorröhre eine Mehrgitterröhre ist und daß der Oszillatorröhre die Zwischenfrequenzspannung an einem vom Oszillatorsteuergitter getrennten, gegebenenfalls geregelten Gitter zugeführt wird (Fig. 2).

8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischröhre eine gittergesteuerte Röhre ist, welche durch eine so starke Schwundregelspannung selbsttätig geregelt wird, daß die von der Mischröhre an die Oszillatorröhre gelieferte Zwischenfrequenzspannung auch bei starken Empfangsspannungen so klein bleibt, daß keine merkliche Beeinflussung der Frequenz und

Amplitude der Oszillatorschwingungen erfolgt (Fig. 1 und 3).

9. Schaltung nach Anspruch 1 mit Trioden in der Misch- und Oszillatorstufe, dadurch gekennzeichnet, daß jede Röhre für sich mit einer zwischenf requenten, positiven, so bemessenen' Rückkopplung versehen ist, daß eine Entdämpf ung, jedoch keine Selbsterregung auftritt (Fig. 3).

10. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischstufe eine Diode verwendet ist (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 635 088, 645 685;
Funkschau, 1938, H. 51, S. 405;
deutsche Patentanmeldung P 9308 VIII a/21 a ⁴.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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