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Geräuschmindernde Schaltung in Empfängern für frequenzmodulierte Schwingungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Amplitudenunterdrückung bei starkem Trägerschwund
oder Ausfall des Senders am Zwischenfrequenzausgang eines Empfängers für hochfrequente
Schwingungen, insbesondere für Breitbandrichtfunkanlagen mit frequenzmoduliertem
Träger, bestehend aus einem Vierpol, der im Längsglied zwei mit entgegengesetzter
Polarität parallelgeschaltete Dioden enthält.
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Bei der Übertragung von frequenzmodulierten Nachrichten über Richtfunk
tritt bei Ausfall eines Senders oder bei starkem Momentanschwund des Trägers durch
Ausfallen der Begrenzer ein starkes Geräusch im Nachrichtenkanal auf. Dieses starke
Geräusch, das .impulsartig auftritt, kann zu Störungen in Wähl- und Telegrafieeinrichtungen
führen und soll deshalb unterdrückt werden. Es sind verschiedene Schaltungen zur
Unterdrückung des Rauschens, das in diesem Fall auftritt, bekanntgeworden. Bekantgewordene
Anordnungen sprechen auf Zwischenfrequenzunterbrechungen oder Unterbrechung einer
Pilotfrequenz oder Überschreitung einer Geräuschschwelle oder Unterschreitung eines
Grenzwertes der Hochfrequenzsignalspannung an oder werten Kombinationen dieser Kriterien
entsprechend aus.
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Die meisten dieser Schutzschaltungen arbeiten nach dem Prinzip der
elektrischen Regelung. Die Regelschaltungen haben im allgemeinen jedoch durch die
in ihnen enthaltenen RC-Glieder eine nicht vernachlässigbare Ansprechzeit. Außerdem
sind diese Schaltungen relativ aufwendig, da meist mehrere Röhrensysteme zur Verstärkung
der Rauschspannung und anschließenden Gleichrichtung sowie eine Vielzahl von Schaltelementen
zu ihrem Aufbau notwendig sind. Gerade durch diesen hohen Aufwand wird aber die
Zuverlässigkeit solcher Anordnungen vermindert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das erwähnte Geräusch
zwischen Auftreten der Störung und dem Ansprechen einer Schutzschaltung genügend
klein zu halten.
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Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung zur Amplitudenunterdrückung
bei starkem Trägerschwund oder Ausfall des Senders am Zwischenfrequenzausgang eines
Empfängers für hochfrequente Schwingungen, insbesondere für Breitbandrichtfunkanlagen
mit frequenzmoduliertem Träger, bestehend aus einem Vierpol, der im Längsglied zwei
mit entgegengesetzter Polarität parallelgeschaltete Dioden enthält, nach der Erfindung
in der Weise gelöst, daß der Vierpol ein z-Halbglied ist, dessen Querglied aus einem
derart bemessenen ohmschen Widerstand besteht, daß das -r-Halbglied eingangs- und
ausgangsseitig den gleichen Wellenwiderstand aufweist und daß das Längsglied von
einer die Diodenkapazitäten im Betriebsfrequenzbereich kompensierenden Induktivität
überbrückt ist.
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Es ist zwar eine Amplitudenbegrenzerschaltung bekannt, bei der ein
aus ohmschen Widerständen bestehender Dämpfungsvierpol derart mit einem Amplitudenunterdrückervierpol
parallel geschaltet ist, daß sich am gemeinsamen Ausgang die vom Unterdrückervierpol
durchgelassenen Spannungsspitzen von der über den Dämpfungsvierpol übertragenen
Spannung abziehen. Der Amplitudenunterdrückervierpol besteht dabei aus in jedem
Zweig antiparallelgeschalteten Dioden.
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Demgegenüber unterscheidet sich jedoch der Erfindungsgegenstand insbesondere
durch spezielle Ausführung des Vierpols als -r-Halbglied, durch spezielle Bemessung
des den Querzweig bildenden ohmschen Widerstandes und durch die Überbrückung der
Diode im Längszweig durch eine Induktivität. Erst durch die besondere Bemessung
und Schaltung wird nämlich einerseits die Einschaltung des erfindungsgemäßen Vierpols
in den Zwischenfrequenzteil eines Empfängers möglich, und andererseits wird die
hohe Sperrwirkung, die gemäß der eingangs gestellten Aufgabe sehr schnell auftreten
soll, erst dann erreicht, wenn die Diodenkapazitäten durch Parallelschaltung der
Induktivität kompensiert werden.
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Es ist eine weitere Schaltung bekanntgeworden, bei der der vorgenannten
bekannten Amplitudenunterdrückerschaltung gegenüber lediglich noch Gleichvorspannungen
für die Dioden über ein entsprechend gestaltetes Widerstandsnetzwerk zugeführt sind.
Auch mit einer solchen Schaltung lassen sich die eingangs geschilderten Probleme
nicht lösen, zumal es sich hierbei um eine sogenannte Niederfrequenz-Clipper-Schaltung
handelt.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist es im allgemeinen
am günstigsten, wenn Halbleiterdioden verwendet werden. In manchen Fällen kann es
aber auch von Vorteil sein, wenn als Richtleiter vorgespannte Röhren im C-Betrieb
oder Röhrendioden verwendet werden.
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Der Abgleich des Längsgliedes erfolgt vorteilhaft durch Parallelschaltung
eines im Kapazitätswert kleinen und veränderbaren Kondensators.
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Zweckmäßigerweise wird der im Querzweig des Vierpols liegende Widerstand
so bemessen, daß der Vierpol eingangs- und ausgangsseitig einen genormten Anpassungswiderstand
erhält. Bei Verwendung von Richtleitern erhält man mit etwa 100 Ohm als Querwiderstand
einen Anpassungswiderstand von 75 Ohm.
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Anschließend wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an Hand
der F i g. 1 näher beschrieben.
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In der F i g. 1 ist mit 1 eine Zwischenfrequenzspannungsquelle mit
einem Innenwiderstand 2 von z. B. 75 Ohm bezeichnet. An diese Spannungsquelle ist-ein
Vierpol in Form eines Stromteilers angeschaltet, mit einem Widerstand 3 von z. B.
100 Ohm im Querzweig. Im Längszweig des erfindungsgemäßen Vierpols liegt ein Richtleiterpaar,
bestehend aus den Richtleitern 5 und 6. Die beiden Richtleiter 5 und 6 haben entgegengesetzte
Polung. Als Richtleiter finden vorzugsweise Halbleiterdioden Verwendung. Am Ausgang
des Vierpols liegt der Verbraucher 8, z. B. mit 75 Ohm an den Vierpol angepaßt.
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Zur Verbesserung der Wirkung ist dem Richtleiterpaar eine Induktivität
4 parallel geschaltet, die so bemessen sein soll, daß die Kapazität des Richtleiterpaares
im entsprechenden Zwischenfrequenzband etwa kompensiert wird.
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Die Funktion der Schaltung ist darin zu sehen, daß Zwischenfrequenzspannungen,
die kleiner sind als der Pegel im Normalbetrieb, zusätzlich gedämpft werden. Der
Vierpol hat eine nichtlineare Dämpfungscharakteristik, wie der F i g. 2 entnommen
werden kann. Diese verläuft so, daß die Dämpfung bei Normalpegel konstant und klein
ist und bei kleineren Spannungen sehr groß wird. Im gezeigten Fall steigt die Übertragungsdämpfung
a des Vierpols bei einem Absinken des Eingangspegels Ne um etwa 30 db von
etwa 5 auf etwa 40 db.
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Zur Erzeugung der nichtlinearen Durchlaßcharakteristik des Vierpols
können an Stelle der Halbleiter auch negativ am Steuergitter vorgespannte Röhren,
die z. B. im C-Betrieb arbeiten, Verwendung finden. Ebenso ist es natürlich möglich,
die Halbleiter durch normale Röhrendioden zu ersetzen. Weiterhin kann man für spezielle
Anwendungsfälle durch Vorspannung der verwendeten Gleichrichterelemente in Sperrichtung
den Verlauf der Durchlaßdämpfung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung zu günstigeren
Werten hin verändern, insbesondere dann, wenn ein steilerer Anstieg der Dämpfung
für fallende Eingangsspannungen gewünscht wird.
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Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es möglich, die
Verstärkungserhöhung, die durch das Unwirksamwerden der Begrenzer bei geringen Zwischenfrequenzspannungen
entsteht, aufzuheben. Die Anordnung bewährt sich in Empfängern, die bereits mit
einer Schutzschaltung für den Ausfall des Trägers versehen sind, die eine gewisse
Ansprechverzögerung besitzt. Sie kann jedoch vorteilhaft auch für sich allein als
Rauschunterdrückungseinrichtung verwendet werden. Zweckmäßig schaltet man die erfindungsgemäße
Geräuschunterdrückungsanordnung dort ein, wo die Zwischenfrequenzspannung im Normalfall
etwa 0,7 V und im Störungsfall etwa 0,1 V beträgt. Die Schaltungsanordnung bewirkt
dann trägheitslos eine Erniedrigung des Geräusches im betrachteten Frequenzkanal
des Empfangsgerätes um etwa 20 db.