DE1159047B - Selektiv-Rufempfaenger - Google Patents

Description

Beim Gegenstand der Erfindung handelt es sich im wesentlichen um einen Selektiv-Rufempfänger, bei dem die verschlüsselt ankommenden und aus einer Kombination aufeinanderfolgender Frequenzen bestehenden Signale von einem Superregenerativdetektor gleichgerichtet und nach Verstärkung einer Entschlüsselungseinrichtung zugeführt werden. Zur Entschlüsselung bedient man sich zweckmäßig eines Resonanzrelais, das mit mehreren auf die entsprechenden Frequenzen abgestimmten Kontakten ausgerüstet ist, und eines Kondensators. Dieser wird bei Vorliegen von Resonanz über den einen Kontakt aufgeladen und beim Auftreten einer weiteren Frequenz über den anderen Kontakt wieder entladen. Auf diese Weise entsteht ein eine Meldeeinrichtung beeinflussender Signalstrom.

Anrufempfänger mit elektrisch erregten, resonanzfähigen mechanischen Gebilden sind an sich bereits mehrfach bekanntgeworden. Genau wie beim Erfindungsgegenstand wird auch hierbei ein Selektivanruf bei Vorhandensein einer Anzahl von Empfangsstationen ermöglicht, die auf gleicher Trägerwelle arbeiten. Während aber beim Bekannten die Resonanzrelais zeitlich nacheinander eine Arbeitsfunktion für die Anzeigevorrichtung bewirken, liegen beim Gegenstand der Erfindung die Oszillatorkreise im Empfänger zu jeder Zeit am Betriebspotential. Ausgenommen ist dabei einzig und allein nur der Arbeitszustand, in dem im Empfänger überhaupt keine Schwingungen auftreten. Maßgebend für die Schwingerregung des Selektivempfängers ist somit das Erfordernis einer Spannungszuführung an die Entschlüsselungsrelaiseinrichtung.

Unterschiedlich und darüber hinaus aber auch vorteilhaft gegenüber dem bekannten Stande der Technik ist beim Erfindungsgegenstand der Umstand zu erachten, daß die Erregerspannung nicht dauernd an der Entschlüsselungseinrichtung angelegt zu sein braucht. Bereits ein dem Oszillator einmalig zugeführter Auslöseimpuls genügt, um ihn im Schwingzustand zu halten, was insbesondere für Taschenempfänger von technischer Bedeutung ist. Abgesehen von einem bloßen Ersatz von Vakuumröhren durch Transistoren stellt somit das Charakteristische der Erfindung eine wesentliche Verbesserung bisheriger Selektiv-Rufempfänger dar, und zwar insofern, als zum Betrieb nur ein äußerst kleiner Strom erforderlich wird, ohne dabei seine Betriebssicherheit infolge von Fehlschaltungen zu gefährden. Die Wirtschaftlichkeit ist infolge der Verwendung kurzzeitig wirksamer Erregerimpulse an Stelle von Dauerspannungen wesentlich größer, und schließlich kann der gesamte Selektiv-Rufempfänger

Anmelder:

General Dynamics Corporation,
New York, RY. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Oktober 1956 (Nr. 613 913)

John Robert Scantlin und Ralph Walter Haas,

Los Angeles, Calif. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

Aufbau des Empfängers auf ein Minimum beschränkt bleiben. Erreicht werden die vorteilhaften Wirkungen erfindungsgemäß durch einen Transistoroszillator, bei dem die Ausgangselektrode des Transistors einerseits über einen die Resonanzfrequenz bestimmenden Schwingkreis an das Bezugspotential angeschlossen und andererseits auf die Steuerelektrode des Transistors mit Hilfe eines Übertragers rückgekoppelt ist, dessen Sekundärwicklung zwischen die Steuerelektrode und die dritte Elektrode des Transistors geschaltet und derart bemessen ist, daß der Oszillator durch kurzzeitiges Zuführen des Signalstromes an die Steuerelektrode in schwingenden Dauerzustand versetzbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 ein Schaltbild einer anderen Anordnung für die Oszillatorstufe.

In Fig. 1 enthält der Selektiv-Rufempfänger einen ersten Transistor mit einem Halbleiterkörper 10, einer Kollektorelektrode 12, einer Emitterelektrode 14 und mit einer Basiselektrode 16. Nach der üblichen Symbolik ist der Emitter durch einen Pfeil und die Richtung des positiven Emitterstromes durch die Pfeilrichtung bezeichnet. Da der Emitterstrom normalerweise aus dem Körper heraus zum Emitter fließt, wird daher ein Transistor mit einem npn-Ver-

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Emitterelektrode. Beginnt deshalb der Transistor auf Grund der kräftigen, von dem Kondensator 26 bewirkten Rückkopplung zu schwingen, so erhält der Kondensator 30 eine positive Ladung wegen der positiven Amplituden der Induktivität 28 (die Basis und die Emitterelektrode wirken als Diode und lassen ein Aufladen des Kondensators 30 so lange zu, bis der Transistor sperrt). Die Radiofrequenzschwingungen hören dann auf, bis der Kondensator 30 sich über

bindungspunkt durch ein Symbol dargestellt, bei dem der Emitterpfeil von der Basis abgewendet ist. Da andererseits dieser Emitterstrom normalerweise aus dem Emitter in den Körper fließt, wird ein Transistor der pnp-Ausführung durch ein Symbol dargestellt, bei dem der Emitterpfeil zur Basis zeigt. Der Einfachheit halber zeigt bei dem in der Fig. 1 benutzten Transistorsymbol der Emitterpfeil zur Basis, wobei die Batteriepolarität nach der angezeigten Richtung des

Emitterstromes gewählt wurde. Die Erfindung ist io den Widerstand 32 auf einen Wert entladen hat, an jedoch nicht auf irgendeine besondere Transistor- dem die Schwingung erneut einsetzt. Der Punkt, an ausführung beschränkt. dem die Schwingung beginnt, hängt von der Stärke

Der erste Transistor ist in einen Superregenerativ- des empfangenen äußeren Signals ab. Schwankungen detektorkreis geschaltet. Um diese Arbeitsweise zu der Stärke dieses äußeren Signals bestimmen daher erzielen, ist an die Kollektorelektrode ein Parallel- 15 das Ausmaß, bei der die Radiofrequenzschwingungen resonanzkreis geschaltet, der gleichzeitig der Ein- ein- und aussetzen. Der Gesamtkollektorstrom ist gangskreis der Anlage ist. Dieser umfaßt eine In- (logarithmisch) proportional der äußeren Feldstärke, duktivität 18, zu der ein Kondensator 20 parallel und wenn das äußere Radiofrequenzsignal dem Ton geschaltet ist. Die für diese Induktivität und Kapazität entsprechend verändert wird, besteht das Ergebnis gewählten Werte bestimmen die Resonanzfrequenz 20 aus Tonfrequenzschwankungen des Kollektorstromes, und damit die Frequenz, mit der der Supei- Der Kondensator 36 ist mit der Primärwicklung

regenerativdetektor schwingt. Die Eingangsleistung für des Transformators 34 so abgestimmt, daß die Reden Superregenerativdetektor kann von einer Antenne sonanzfrequenz ungefähr in der Mitte des Ton-22 abgeleitet werden. Andererseits kann die Induk- frequenzbereiches liegt, der zum wahlweisen Anrufen tivität 18 selbst als Antenne benutzt werden. Eine 25 eines Radioempfängers benutzt wird. Dementsprekräftige Rückkopplung zwecks sicheren Schwingens chend wird an dem Transformator eine Spannung erfolgt über einen Rückkopplungskondensator 26. erzeugt, die dem Tonfrequenzstrom des Kollektor-Dieser ist zwischen die Kollektor- und die Emitter- stromes verhältnisgleich ist.

elektrode geschaltet. Die Emitterelektrode 14 ist über Die nächste Stufe des Empfängers dient zur

eine Induktivität 28 geerdet. Diese Induktivität 28 ist 30 Betätigung des Relais 52 und enthält gleichfalls einen so bemessen, daß sie für die Verbindung des Emitters Transistor mit einem Halbleiterkörper 40, mit dem 14 zum Erdpotential für Gleichstrom einen geringen eine Kollektorelektrode 42, eine Emitterelektrode 44 Widerstand darstellt. Sie ist ferner zusammen mit dem und eine Basiselektrode 46 Kontakt haben. Die Wert des Rückkopplungskondensators 26 so bemes- Sekundärwicklung des Transformators 34 ist an die sen, daß damit die Höhe der der Emitterelektrode 14 35 Basis angeschlossen. Die Emitterelektrode steht über aus der Kollektorelektrode 12 zugeführte Rück- einen Widerstand 48 und über einen zu diesem parkopplungsspannung bestimmt wird. Dies wird da- allel geschalteten Kondensator 50 mit Erdpotential durch gesichert, daß der Rückkopplungskondensator j_n Verbindung. Der Wert des Widerstandes 48 ist so 26 und die Induktivität 28 einen Spannungsteiler für gewählt, daß der Emitter seinen Strom aus einer die vom Kollektor gelieferte Radiofrequenzenergie 40 Quelle hoher Impedanz erhält, die deshalb im bilden. wesentlichen den Wert des Emitterstromes bestimmt.

Auf diese Weise wird selbst bei beträchtlich schwankender Temperatur die Arbeitskennlinie des Transistors im wesentlichen konstant gehalten. In den Erde geschalteten Kondensator 30 gewählt wurde. 45 Kollektorkreis des Treibertransistors sind das Relais Zwischen die Basis 16 und die Batterie 33 für den 52 und eine Anzahl von Resonanzkontakten 54, 56

geschaltet. Jeder dieser Kontakte ist so ausgebildet, daß er bei einer vorherbestimmten Frequenz in Resonanz gerät. Ein Kontakt schließt jeweils nur

dem abgestimmten Kreis in Serie in dem Kollektor- 50 dann, wenn die Relaiswicklung mit der Resonanzkreis liegt, während die Sekundärwicklung an die frequenz betrieben wird. In dem Ausführungsbeispiel folgende Transistorstufe geschaltet ist. Wie bereits
bemerkt, bilden die Induktivität 18 und die Kapazität
20 eine abgestimmte Belastung, die die Oszillationsfrequenz bestimmt. Die Basis 16 liegt im wesentlichen 55
auf Radiofrequenz-Erdpotential, da der Kondensator
30 diese mit Erdpotential verbindet. Die Induktivität
28 bildet eine Radiofrequenzimpedanz zwischen der
Emitterelektrode und Erdpotential. Der Kondensator

26 vermittelt eine kräftige Rückkopplung, da bei dem 60 laiswicklung 52 ist ein Kondensator 58 geschaltet, der Transistor mit geerdeter Basis keine Phasenumkeh- mit dieser einen Resonanzkreis bildet, um irgendeinen Frequenzabfall, der auftreten kann, zu kompensieren.

Der erste Resonanzkontakt 54 ist von der einen Seite der Energiequelle oder der Batterie 33 für den Empfänger aus an einen Widerstand 62 angeschlossen. Der Widerstand ist mit einem Kondensator 64 in Serie geschaltet, zu dem ein Widerstand 66 parallel

Die Dämpfungsfrequenz des Superregenerativdetektorkreises wird grundsätzlich von dem Wert bestimmt, der für einen zwischen die Basis 16 und

Superregenerativdetektor ist ein Widerstand 32 geschaltet. Der Ausgangskreis des Detektors besteht aus einem Transformator 34, dessen Primärwicklung mit

sind nur zwei Kontakte dargestellt. Selbstverständlich können so viele Kontakte, wie gewünscht, verwendet werden.

Wenn der Superregenerativdetektor die folgende Tonfrequenzverstärkerstufe mit denjenigen Tonfrequenzen betreibt, auf die die Relaiskontakte abgestimmt sind, schließen sich die auf diese Frequenzen abgestimmten Relaiskontakte. Parallel zur Re-

rung erfolgt. Daher wird der Kreis veranlaßt, mit einer Radiofrequenz zu schwingen, die in erster Linie von dem Wert der Induktivität 18 und der Kapazität 20 bestimmt wird.

Es ist für einen Transistor typisch, daß die Basis (bei pnp-Transistoren) nie mehr als ein paar Hundertstel eines Volts negativer werden kann als die

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geschaltet ist. Dieser Widerstand dient zum Entladen in erster Linie von dem abgestimmten Kollektorkreis

des Kondensators 64, nachdem eine bestimmte Zeit- bestimmt wird. Dies ist jedoch auf Grund der Ver-

periode verstrichen ist. Es ist daher einzusehen, daß bindung zwischen dem Emitter und der Basis nicht

bei geschlossenem Resonanzkontakt 54 der Konden- der Fall. Diese Verbindung besitzt eine äußerst

sator 64 aus der Spannungsquelle 33 über den Wider- 5 niedrige Impedanz.

stand 62 aufgeladen werden kann. Der Kondensator Unter diesen Umständen ist diese Transistorstufe 61 stellt einen die Batterie überbrückenden Ton- sehr nahe daran, den Kollektor zu sperren, und der frequenzkurzschluß dar. Der Widerstand 62 dient Verstärkungsgrad ist sehr gering. Die Verstärkung zum Sichern, daß die ein Schließen des Kontaktes 54 des Kann-Kontaktstellentransistors ist eine Funktion bewirkende Tonfrequenzschwingung ein gegebenes io seines Emitterstromes, der unter den soeben bevorherbestimmtes Zeitintervall lang andauert. Es darf schriebenen Umständen schwach ist. Daher ist die kein Einschwingen auftreten, das für einen Augen- Kreisverstärkung dieser Stufe kleiner als Eins, weshalb blick ein Arbeiten des Kontaktes 54 herbeiführen die Kreise nicht schwingen und einen sehr schwachen könnte. Weiterhin dient der Widerstand 62 dazu, die Strom führen, der in der Größenordnung von Impedanz des Entladungspfades des Kondensators 15 20 Mikroampere liegt. Tritt jedoch an der Basisaus später zu erläuternden Gründen hoch zu halten. elektrode dieser Transistorstufe ein positiver Impuls Tritt nach der den Kontakt 54 schließenden Fre- auf, so wird dieser verstärkt und von dem Rückquenz die Frequenz auf, die den Kontakt 56 betätigt, kopplungstransformator in die Phase zurückgeführt, dann wird die Ladung des Kondensators 64 der Ist die Amplitude des Impulses genügend groß, so nächstfolgenden Oszillatorstufe des Empfängers zu- 20 erreicht die augenblickliche Verstärkung des Trangeführt. Erfolgt dies jedoch nach einer bestimmten sistors einen solchen Wert, daß die Kreisverstärkung Zeitperiode nicht, so entlädt sich der Kondensator 64 größer als Eins wird. In diesem Punkt wird der über den Widerstand 66. Transistor infolge der kräftigen Rückkopplung in

Die dritte Stufe des Empfängers besteht aus einem nachhaltige Sättigung getrieben. Der Transistor kann

Oszillator mit einem Halbleiterkörper 70, einer 25 dann einen Spitzenstrom haben, der in der Nähe von

Kollektorelektrode 72, einer Basiselektrode 76 und 8 Milliampere liegt.

einer Emitterelektrode 74. An die Kollektorelektrode Nach dem Erreichen der Sättigung bewirkt die

72 ist ein die Schwingungsfrequenz bestimmender, kräftige Rückkopplung, daß der Transistor scharf in

abgestimmter Kreis angeschlossen. Dieser besteht aus den Sperrzustand zurückgeführt wird. In dem den

einem zur Primärwicklung des Transformators 80 30 Transformator 80 und den Parallelkondensator 78

parallel geschalteten Kondensator 78. Der Trans- umfassenden Resonanzkreis wurde jedoch Energie

rormator besteht aus einem Tonfrequenzstransfor- gespeichert. Der Ö-Wert dieses Kreises reicht aus,

mator, an dessen Sekundärwicklung ein Signal- um mehrere Rufsignalzyklen zu erzeugen. Da dieses

empfänger, etwa ein kleiner Lautsprecher 82 an- Rufsignal über den Rückkopplungskondensator in

geschlossen ist. Daher dient der abgestimmte Kreis 35 Phase an den Eingang angekoppelt ist, werden die

zum Bestimmen der Schwingungsfrequenz wie auch Schwingungen aufrechterhalten. Der Auslöseimpuls

zur Abgabe eines Signals für den den Empfänger für diesen Oszillator wird über den Kontakt 56 aus

Bedienenden. dem Kondensator 64 erhalten.

Eine kräftige Rückkopplung zwecks Einleitens der Der Widerstand 62 übt noch eine zweite Funktion Schwingung wird von einem Abwärtstransformator 40 aus. Falls der Kontakt 56 infolge der Aufnahme der 84 erzeugt, dessen Primärwicklung über einen Kon- zum Anrufen eines anderen Empfängers bestimmten densator 86 mit der Kollektorelektrode in Verbindung Frequenz für einen Augenblick geschlossen wird, besteht. Die Sekundärwicklung des Transformators be- wirkt der Widerstand 62, daß die Impedanz des den sitzt eine Verbindung zur Basiselektrode. Die Emitter- Kondensator 64 umfassenden Kreises, der die Basiselektrode 74 steht mit der Basiselektrode über die 45 elektrode 76 nebenschließt, für einen Kurzschluß nicht Sekundärwicklung des Transformators in Verbindung. niedrig genug ist und daher die Schwingungen der Die Basiselektrode ist ferner an den zweiten Re- Oszillatorstufe anhält. Wie beschrieben, dient der sonanzkontakt 56 angeschlossen. Die dritte oder die Schalter 88 dazu, die Batterie abzuschalten, wenn der Aufmerksamkeit erregende Stufe des Empfängers Empfang von Signalen nicht gewünscht wird. Der besitzt die Eigenschaft, während der Betriebs- 50 dreistufige Selektiv-Ruf empfänger ist äußerst kompakt, bereitschaft im Ruhezustand zu verharren. Sie beginnt nimmt während der Betriebsbereitschaft sehr wenig jedoch bei Aufnahme der Ladung aus dem Konden- Strom auf und kann entweder einen Lautsprecher sator 64 über den Kontakt 56 zu schwingen und oder eine Lampe oder irgendeine andere gewünschte, verbleibt in diesem den Summer betätigenden Zu- die Aufmerksamkeit erregende Einrichtung betreiben, stand bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Schalter 86' 55 Die Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung, die dem zeitweilig geschlossen wird. Dieser Schalter dient Oszillator, um diesen zum Schwingen anzustoßen, dazu, die Emitterelektrode direkt mit der Basis- einen Impuls aus dem Kondensator 64 zuführt. Bei elektrode zu verbinden, wobei die Sekundärwicklung der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung ist der des Rückkopplungstransformators umgangen wird, Kondensator 64 über den Widerstand 62 direkt an oder bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Schalter 88, 60 die Basiselektrode 76 angeschlossen, wobei die der mit der Batterie in Serie liegt, geöffnet wird. Ladung auf dem Kondensator 64 das Potential der

Diese dritte Transistorstufe kann als Tonverstärker Basis in bezug auf die Emitterelektrode erhöht. Bei

angesehen werden, bei dem ein Teil der Kollektor- der Anordnung nach der Fig. 2 sind den gleiche

ausgangsleistung über den Transformator 84 zum Funktionen ausübenden Schaltungselementen die

Emitter rückgekoppelt wird. Der Transformator kehrt 65 gleichen Bezugszeichen zugeordnet. Bei der dar-

die Phase der Rückkopplung um und verändert deren gestellten Anordnung ist der Kondensator 64 über

Impedanz. Bei dieser kräftigen Rückkopplung müßte den Widerstand 62 und den Kontakt 56 mit der

die Oszillatorstufe mit einer Frequenz schwingen, die Primärwicklung des Transformators 84 verbunden.

Der Impuls wird der Basiselektrode über den Abwärtstransformator 84 zugeführt. Daher muß gesichert werden, daß der Impuls groß genug ist, damit die Wirkung des Abwärtstransformators den Impuls zum Auslösen der Schwingungen in der Oszillatorstufe nicht unzureichend macht.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selektiv-Rufempfänger für den Empfang von verschlüsselten Signalen, die aus einer Kombination von aufeinanderfolgenden Frequenzen bestehen, durch einen Superregenerativdetektorkreis gleichgerichtet und durch einen Verstärkerkreis verstärkt einer Relaisentschlüsselungseinrichtung zugeführt werden, welche aus einem Relais mit mehreren auf die Frequenzen abgestimmten Kontakten sowie aus einem Kondensator besteht, der im Resonanzfall über einen der genannten Kontakte aufgeladen und bei Auftreten einer weiteren Frequenz über einen zweiten Kontakt entladen ao wird, so daß ein Signalstrom für eine Meldeeinrichtung erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen Transistoroszillator (70, 78, 80), bei dem die Ausgangselektrode (72) des Transistors (70) einerseits über einen die Resonanzfrequenz be- as stimmenden Schwingungskreis an das Bezugspotential angeschlossen und andererseits auf die Steuerelektrode (76) des Transistors mittels eines Übertragers (84) rückgekoppelt ist, dessen Sekundärwicklung zwischen die Steuerelektrode und die dritte Elektrode (74) des Transistors geschaltet und derart bemessen ist, daß der Oszillator durch kurzzeitiges Zuführen des Signalstromes an die Steuerelektrode in schwingenden Dauerzustand versetzbar ist.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dessen Meldeeinrichtung aus einem Lautsprecher besteht, der an die Sekundärwicklung eines Ausgangstransformators angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des genannten Transformators (80) durch die Induktivität des Schwingungskreises gebildet ist.

3. Empfänger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen von Hand bedienbaren Schalter (86'), der zum Zweck der Außerbetriebsetzung des Oszillators im Betätigungsfall eine direkte Verbindung zwischen der dritten Elektrode (74) und der Steuerelektrode (76) herstellt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 403 658, 436 134;
britische Patentschrift Nr. 404 376.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1309 768/301 12.63