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mehrstufiger Hochfrequenz-Verstärker in Kaskadenschaltung, bei dem
jede Stufe nach dem Überrückkopplungsprinzip arbeitet Die hohe Verstärkung bei überrückkopplungsverstärkern
wird bekanntlich dadurch @erzielt, daß die resultierende Dämpfung des Eingangsschwingungskreises
zeitweilig negativ wird. Die resultierende Dämpfung dieses Irreises pendelt (periodisch)
zwischen negativen und positiven Werten, also zwischen Entdämpfung und Dämpfung.
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Eine einfallende, schwache Sonderschwingung löst zu Beginn des kurzen
Entdämpfungstaktes eine sich schnell zu viel höheren Amplituden aufschaukelnde,
etwa gleichfrequente Schwingung aus. Der auf den Entdämpfungstakt folgende Dämpfungstakt
verursacht ein ebenso schnelles Abklingen der vorhandenen Hochfrequenzschwingung,
so daß das Maximum der Oszillation zeitlich am Ende des Entdämpfungs- oder Arbeitstaktes
bzw. am Anfange des Dämpfungs- oder Ruhetaktes liegt. Am Ende des Dämpfungstaktes
herrscht im Schwingungskreise Ruhe, so daß der Irreis von neuem empfangs- und verstärkungsbereit
ist.
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Obgleich die Verstärkung einer solchen überrückkopplungsschaltung
mit einer einzigen Röhre (insbesondere bei kurzen Wellen) verhältnismäßig sehr hoch
ist, bleibt sie doch weit hinter den Verstärkungsziffern der mehrstufigen Hochfrequenz-Verstärker
für längere Wellen zurück. Es wurde infolgedessen schon früher versucht, eine höhere
Verstärkung dadurch zu erzielen, daß man mehrere solcher überrückkopplungsstufen
hintereinanderschaltete. Jede folgende überrückkopplung sollte also die Schwingungen
ihrer Vorstufe noch weiter verstärken. Sämtliche Stufen befanden sich aber bei dieser
Anordnung gleichzeitig im Arbeitstakt bzw. gleichzeitig im Ruhetakt.
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Die Verstärkung war aber sehr gering. Soll nämlich eine wesentliche
Verstärkung bzw. Schwingungsweite erreicht werden, so muß der entdämpfte Verstärkerkreis
sofort beim Beginn des Arbeitstaktes, und zwar so stark wie möglich erregt werden;
bei späterer Erregung ist die Verstärkung geringer; ferner ist die Intensität des
entstandenen, aufgeschaukelten Schwingungszuges stets proportional der Erregung.
Bei den bekannten Anordnungen erregte die schwache Sonderschwingung die erste überrückkopplungsstufe
zu Beginn ihres Arbeitstaktes. Da diese erste Stufe in ihrem Anodenkreise aber mit
der zweiten Überrückkopplung gekoppelt war, so erregte die in der ersten Stufe gerade
beginnende, noch äußerst schwache Schwingung gleichzeitig auch schon die zweite
Stufe und gegebenenfalls auch schon eine dritte und vierte. Die Erregung aller Stufen
ierfolgte also zwar richtig zu Anfang jedes Arbeitstaktes, sie war aber infolge
der geschilderten Arbeitsweise viel zu schwach, so daß keine nennenswerte Verstärkung
entstand.
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Wie bereits oben dargelegt, ist die stärkste Hochfrequenzsckwingung
in einer Überrückkopplungsstufe erst nach Ablauf des Arbeitstaktes
vorhanden.
Erfindungsgemäß werden nun nicht alle Überrückkopplungen geichzeitig von der stets
nur schwachen Anfangsschwingung jeder Vorstufe erregt, sondern die Erregung einer
Stufe durch die Vorstufe findet erst in dem Moment statt, in dem sich die Schwingung
in der Vorstufe bereits bis auf ihren Maximalwert aufgeschaukelt hat.
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Dies wird dadurch erreicht, daß stets von zwei aufeinanderfolgenden
I-lochfrequenzstufen die eine im Zustande der Entdämpfung arbeitet, während gleichzeitig
sich die andere im Zustande der Dämpfung befindet.
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Während also in der bekannten, älteren Anordnung alle Stufen gleichphasig
arbeiten, arbeiten erfindungsgemäß die einzelnen, benachbarten Stufen grundsätzlich
untereinander gegenphasig.
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Diese grundsätzliche Abänderung der bekannten Anordnung ist praktisch
leicht durchführbar. Bekanntlich erfolgt die periodische Änderung der Dämpfung in
jeder überrückkopplungsstufe vermittels einer Hilfsschwingung, deren Frequenz an
der Grenze des Hörbereichs (etwa 25 ooo Per./s) liegt. Der Umstand, daß die Wechselspannungen
an irgendeinem Widerstand stets um i 8o° in der Phase gegeneinander verschoben sind,
oder auch die Verwendung einer einphasigen Wechselstromdynamomaschine liefert die
Möglichkeit, zwei einander benachbarte Überrückkopplungen abwechselnd, also gegenphasig
arbeiten zu lassen. Häufige Verwendung findet bisher in überrückkopplungsschaltungen
ein Hilfsfrequenzschwingungskreis als Steuerorgan.
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Bei dem neuen Verfahren werden nun die beiden um i 8o' gegeneinander
phasenverschobenen, an den beiden Enden des Schwingungskreises auftretenden Spannungen
durch die Steuerleitungen a und i (s. Abb. i und 2) den Röhren zugeführt.
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Die Hilfsfrequenz kann entweder von einem besonderen Röhrengenerator
(Fremdsteuerung) oder, wie ebenfalls bekannt, von den Überrückkopplungsröhren selbst
(Selbststeuerung) erzeugt werden.
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Die Schaltungen in den Abb. i und 2 geben zwei Ausführungsbeispiele
des neuen Verstärkungsprinzips. Die Röhren i und 2 bzw. i bis q. sind die Verstärkerröhren.
In Verbindung mit den Gitterkreisen L1 Ci und L2 C2 bzw. L1 C1 bis L4 C4,
die durch den Widerstand R, (Abb. i) bzw. durch die Widerstände Rl bis R3 oder angekoppelte
Gleichrichterspulen gedämpft sein können, und den Rückkopplungsspulen LRl und LR2
bzw. LRi. bis` LR3 und einen Teil von L¢ stellen. diese Röhrenkreise Hochfrequenz
- Generatorschal tungen dar, deren erster mit einer beliebigen Antenne A. oder Ant.
gekoppelt ist. Die mit HD bezeichneten Spiralen stellen Hochfrequenzdrosseln dar.
Der statische Arbeitspunkt aller überrückkopplungsröhren liegt in diesem Beispiel
im (unteren) Knick ihrer Charakteristik, so daß also hier in allen Stufen der periodische
Wechsel zwischen resultierender Entdämpfung und Dämpfung allein durch das Ein- und
Aussetzen des Anodenstromes hervorgerufen wird.
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Außerdem sind alle (2 oder q.) Verstärkerröhren zu einem Hilfsfrequenz-Gegentaktgenerator
zusammengefaßt, und zwar arbeiten die in ihren Gitter- und Anodenkreisen parallel
geschalteten Röhren z und 3 im Gegentakt mit den ebenfalls auf den Hilfsfrequenz
Pfaden in ihren Gitter- und Anodenkreisen parallel geschalteten Röhren 2 und q..
Durch diese Gruppierung der Röhren wird das gegenphasige Arbeiten der benachbarten
Hochfrequenzstufen verursacht. Die Spulen LH, und LN2 in Verbindung mit den Blockkondensatoren
Bl und B2 bzw. Bi bis B4 stellen den Hilfsfrequenzgitterkreis, die Spulen ,RK.,
und RK2 die Rückkopplungsspulen des Hilfsfrequenz-Gegentaktgenerators dar. Der letzte
Röhrenkreis 3 bzw. 5 stellt irgendeinen Gleichrichterkreis (Audion) dar, der nicht
unbedingt notwendig ist, da jede überrückkopplung etwas Gleichrichtvermögen besitzt.
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Die Wirkungsweise dieser beiden Schaltungen ist folgende: während
des Arbeitstaktes der ersten Stufe trägt die Hilfsfrr-J quenzspannung den (dynamischen)
Arbeitspunkt mit ihrer positiven Halbwelle vom statischen Arbeitspunkt im unteren
Knick aus auf den schrägen Teil der Gitterspannungs-Anodenstrom-Charakteristik,
wodurch die Stufe zur Erzeugung einer Hochfrequenzeigenschwingung befähigt wird.
Die benachbarte Überrückkopplung ist aber mit dem Gegenpol des steuernden Hilfsfrequenzschwingungskreises
verbunden. Während des Arbeitstaktes der ersten Stufe befindet sich also der dynamische
Arbeitspunkt der zweiten Stufe auf dem horizontalen, stromlosen Ast der Charakteristik,
wodurch die Rückkopplung zur Zeit wirkungslos ist, der Kreis also Eigenschwingungen
nicht unterhalten kann. Etwa noch vor dem vorhergehenden Arbeitstakte vorhandene
Hochfrequenzschwingungen sind daher im Abklingen begriffen, und auch die Erregung
durch die gerade stark oszillierende Vorstufe kann diesen während seines Ruhetaktes
stark gedämpften Kreis zu keiner Schwingung bewegen.
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Nach Ablauf einer Halbperiode der Hilfsschwingung hat sich dieser
Zustand umgekehrt. jetzt befindet sich die zweite Hochfrequenzstufe im Arbeitstakt,
während dagegen die erste Stufe in den Zustand einer
starken Dämpfung
übergegangen ist. Der Übergang vom Ruhetakt zum Arbeitstakt erfolgt bei der zweiten
Röhre in dem Augenblick, in dem sich die Schwingungen der ersten Röhre bis zu ihrem
maximalen Wert bereits aufgeschaukelt haben. Die Amplitude der anstoßenden Schwingung
ist also bei der zweiten Röhre erheblich größer als bei der ersten. Da Erregung
und die nach Ablauf des Arbeitstaktes erreichte Schwingungsweite einander proportional
sind, so folgt daraus, daß die Amplituden der in der folgenden Stufe entstehenden
Schwingung bedeutend größer sind als in der vorhergehenden.
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Zum Schluß sei der Vollständigkeit halber noch erwähnt, daß sowohl
die obenerwähnte, bekannte, mehrstufige Überrückkopplung, als auch die hier beschriebene,
sich beim übergang der Hochfrequenzenergie von einer Stufe zur nächsten irgendeiner
Frequenzänderung (Frequenzvervielfachung) bedienen, wodurch selbst bei der Verstärkung
kürzester Wellen die empfindliche Neutralisation der Hochfrequenzvorstufen überflüssig
ist.