DE516688C

DE516688C - Empfangsanordnung fuer drahtlose Wellensignale

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Publication number: DE516688C
Application number: DEA48071D
Authority: DE
Original assignee: FRANZ AIGNER DR
Current assignee: FRANZ AIGNER DR
Priority date: 1925-06-24
Filing date: 1926-06-19
Publication date: 1931-02-09
Also published as: GB254327A

Description

In der Empfangstechnik für drahtlose Telephonic oder Telegraphie haben sich bekanntlich Transponierungsgeräte besonders bewährt, bei denen auf die Eingangswelle S eine zweite lokale Welle überlagert wird. Diese Art des Empfanges ist noch weiter dadurch verbessert worden, daß man auch eine mehrfache Transponierung vorgeschlagen hat, bei der die bereits einmal mit Hilfe eines

to Lokalgenerators transponierte Welle nach Durchgang durch einen Verstärker neuerlich durch einen zweiten Lokalgenerator eine Transponierung erfährt.

Auch ist eine Anordnung vorgeschlagen

«5 worden, bei der eine einmalige Transponierung in der Weise erfolgt, daß der Lokalgenerator auf eine bestimmte Grundwelle abgestimmt wird, während zur Transponierung tatsächlich nicht diese Welle, sondern die zweite Harmonische dieser Grundwelle verwendet wird, wodurch sich gewisse Nachteile der gewöhnlichen Transponierungsmethode vermeiden lassen. Je mehr sich das Transponierungsverfahren jedoch von dem einfachen, ursprünglichen Schema der einfachen Transponierung und Verstärkung entfernt, um so komplizierter wird jedoch die Empfangsanordnung, um so mehr steigt der Bedarf an Röhren und um so mehr kompliziert sich auch die Bedienung. Es treten allerlei schwierige Nebenprobleme auf, die mehr oder minder schwer lösbar sind, und auch die Qualität des Empfanges wird vielfach minderwertig.

Es ist daher vom Anmelder an anderer Stelle eine Empfangsanordnung vorgesehlagen worden, bei welcher die aus einer Röhre oder Röhrengruppe ausgehenden Frequenzen unter Ausschaltung einer unzulässigen dämpfungsvermindernden Rückkopplung neuerlich durch die Röhre oder Röhrengruppe hindurchgeleitet werden, indem die jeweiligen Ausgangsfrequenzen einer Röhre oder Röhrengruppe einer Frequenzänderung unterworfen und nach vorgenommener Frequenzänderung wieder die Eingangsfrequenz für die Röhre oder Röhrengruppe darstellen. Die Frequenzänderung erfolgt hierbei durch Überlagerung einer von einem geeigneten Generator (Überlagerer) erzeugten Welle.

Zur Verwirklichung einer derartigen Anordnung wurden hierbei zwei Röhren oder Röhrengruppen verwendet, die derart miteinander zusammenarbeiten, daß die Ausgangsfrequenz einer Röhre oder Röhrengruppe stets der anderen Gruppe zugeführt wird und umgekehrt, wobei die Frequenzänderung durch Überlagerung fester Frequenzen nach dem Austritt aus jeder Röhre oder Gruppe und vor dem Eintritt in die nächste Röhre oder Gruppe erfolgt.

Bei dieser Anordnung ergibt sich jedoch die Möglichkeit, daß die verschiedenen, eine Röhre passierenden Frequenzen beim Eingang oder Ausgang untereinander noch in solcher Weise interferieren, daß eine hörbare Frequenz entsteht (Interferenzpfeifen), die den Empfang stört. Diese Möglichkeit

entsteht weniger durch die Grundfrequenzen, die ja in passender Weise gewählt sein können und die in ihren Amplituden um mindestens eine Röhrenverstärkung verschieden S sind, als durch Schwingungen, die bei der Entstehung jeder Grundfrequenz miterzeugt werden und so nahe an einer der vorhandenen Frequenzen oder an einer der Oberwellen derselben liegen können, daß ein hörbarer Ton entsteht. Der Erfindung gemäß wird nun jede störende akustisch wahrnehmbare Interferenzwelle beim Durchleiten der Frequenzen durch eine Röhre oder Röhrengruppe dann völlig zum Verschwinden gets bracht werden, wenn als Überlagerungsfrequenzen harmonische Frequenzen gewählt werden und wenn ferner auch die Interferenzfrequenzen eine harmonische Reihe bilden. Dadurch erhält man zwei harmonische Reihen, in denen sämtliche überhaupt möglichen Difierenzfrequenzen alle harmonisch enthalten sind.

Ferner werden der Erfindung gemäß diese beiden harmonischen Reihen in eine solche Beziehung zueinander gebracht, daß störendes Interferenzpfeifen mit voller Sicherheit ausgeschlossen ist. Als Überlagerer zur Veränderung der aus einer Röhre oder Gruppe austretenden und in die zweite Röhre oder Gruppe eintretenden Frequenzen wird hierbei ein Oberwellengenerator verwendet, und dies gestattet eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung. Ein solcher Oberwellengenerator liefert nämlich nicht nur eine Frequenz, sondern eine Reihe von harmonischen Frequenzen. Diese lassen sich in zwei Gruppen teilen, z. B. in die gerad- und ungeradzahligen Harmonischen. Werden nun als Überlagererfrequenzen diese beiden Gruppen von Frequenzen benutzt, so ist dadurch die Möglichkeit geschaffen, die Verstärkungsökonomie erheblich zu steigern. Es ergibt sich dies aus dem Umstand, daß bei den nach jedem Austritt aus einer Röhre oder Gruppe gebildeten Interferenzwellen nicht ein ständiges Hin- und Herschwanken von längeren zu kürzeren Wellen und umgekehrt eintritt, sondern daß die aufeinanderfolgenden Interferenzwellen ständig langer gemacht werden können als ihre Erzeugenden, wodurch bekanntlich nach der Helmholtzschen Theorie der Kombinationsschwingungen die Amplituden erheblich größer werden.

Um dieses Resultat zu erreichen, muß die Bildung der Differenzschwingungen in der Weise geregelt werden, daß mit der Überlagerung der höchsten verwendeten Harmonischen des Oberwellengenerators begonnen wird.

Der im vorstehenden dargelegte Grundgedanke soll an Hand der diesbezüglichen Gleichungen erklärt werden, die zeigen werden, daß die in Angriff genommene Aufgabe durch die oben dargelegten Prinzipien eine völlig einwandfreie und vollkommene Lösung erfährt.

Es sei η die Frequenz der ankommenden Welle, die mit der einstellbaren Frequenz n_v eines lokalen variablen Überlagerungsgenerators in bekannter Weise zu einer Differenzfrequenz JV₁ von passend gewählter Größe umgeformt wird, die als feste Eingangsfrequenz für die neue Empfangsanordnung anzusehen ist.

Wenn die Grundschwingung des Oberweliengenerators mit N bezeichnet wird und k eine positive ganze Zahl bedeutet, dann stellt der Ausdruck k · N die k^te Harmonische des Oberwellengenerators dar.

Wird nach dem oben Gesagten ängenommen, daß kN die höchste zur Überlagerung benutzte Harmonische ist, mit der also zu beginnen ist, so ergibt sich folgende Reihe Nf für die Differenzschwingungen:

kN —N₁=N₂ *⁵

(* —i) N—N_ä=N_s (k — 3) N-N₅=N,

[k-(& — !)].N—

wobei N₁ die erste von η und n_v erzeugte Differenzschwingung ist, die mit kN die weitere Differenzfrequenz N„ liefert usf.

Nun soll nach dem eingangs Gesagten die A^-Reihe eine harmonische Reihe bilden und noch die Bedingung erfüllen, daß die Differenzwellen immer langer ausfallen als ihre jeweiligen Erzeugenden.

Die erste Bedingung wird erfüllt, wenn alle Ni ganzzahlige Vielfache von einer angenommenen Grundfrequenz dieser Reihe, also z. B. von Nk +1 werden.

Der zweiten Bedingung ist dann entsprochen, wenn der Unterschied zwischen den beiden Erzeugenden irgendeines ^-Wertes stets kleiner bleibt als eine Oktave. Ware nämlich beispielsweise kN^_:2N₁, so würdeN_s naturgemäß größer oder gleich N₁ sein.

Es ergibt sich also, wenn, um zunächst der nc zweiten Bedingung zu entsprechen, mit d eine positive Zahl größer als Null und kleiner als kJ2 bezeichnet wird, folgendes Gleichungssystem:

iV'j-Reihe, so findet man, daß von irgend zwei

Betrachtet man die nunmehr entstehende aufeinanderfolgenden Gliedern dieser Reihe

die Differenz entweder idN oder (1-2 d) N beträgt. Um auch der ersten vorhin genannten Bedingung zu genügen, müssen sämtliche derartige Differenzen einander gleich sein, also muß id = \-2d sein, so daß ή? den Wert ¹Z₄ annehmen muß. Die Gleichungen erhalten dann die Form:

kN-

und irgendeine Differenzfrequenz Ni läßt sich durch die Gleichung darstellen

wobei / die positiven ganzzahligen Werte von ι bis k + ι durchläuft.

Die Gleichung für die letzte Differenzfreao qnenz Nj₁₊₁ lautet:

^Λ"~4"^{2ν =} 4"^{ΛΓ=:ΛΓ/;+Ι}·

Diese Grundschwingung der Differenza₅ Schwingungen ist, falls es sich um Musikübertragung handelt, unhörbar hoch zu wählen.

Aus d = — folgt, daß zwei aufeinanderfolgende Frequenzen der NfReihe um den Betrag N/2 differieren, daß also die AT_rReihe eine harmonische Reihe, die die ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz η j 4. enthält, darstellt.

Weiter ist nun auch ersichtlich, daß irgendwelche Differenzen zwischen Gliedern der AyReihe sowie auch irgendwie etwa auftretende Kombinationsschwingungen aus Gliedern dieser Reihe stets nur ganzzahlige Vielfache von N/2 sein können, also mit keiner Generatorfrequenz, falls NJ2 unhörbar hoch gewählt wird, ein hörbares Interferenzpfeifen ergeben können. Denn entweder sind sie mit solchen schwingenden Frequenzen um ein ganzzahliges Vielfaches von N/2 different, oder sie fallen mit einer Generatorfrequenz exakt zusammen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß

durch die Wahl d~ — sowohl N/2, bzw! für

bestimmte Zwecke auch A^r/4 unhörbar hoch störendes Interferenzpfeifen mit voller Sicherheit vermieden wird, und daß ferner im Verein mit der Möglichkeit, statt bloß zweier Überlagererfrequenzen zwei Gruppen von harmonischen Generatorfrequenzen verwenden zu können, die relativ größten Amplituden der Differenzschwingungen erreicht werden können, somit besondere Vorteile erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Apparatur ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar wurde ein fünfmaliger Durchgang der Hochfrequenz durch eine Hochfrequenzverstärkerröhre angenommen. Alle selbstverständlichen Schaltelemente, wie Potentiometer, Heizwiderstände u. dgl. m., sowie auch die Stromquellen wurden der Übersicht halber weggelassen.

In der Zeichnung bezeichnet^ die Antenne, E ein Eingangsschwingaudion, das in bekannter Weise mit der Empfangsfrequenz durch Bildung einer Differenzwelle die feste Eingangsfrequenz N₁ für den Apparat schafft. Als Schaltung ist in der Zeichnung die bekannte rückstrahlungsfreie Schwingungsmittelpunktschaltung angenommen. Die feste Eingangsfrequenz N₁ wird mit oder ohne Verwendung eines Zwischenkreises Z auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre/i übertragen, der drei Transformatoren T₁, T₂ und T₃ enthält, von denen zwei, nämlich T₂ und T₃, zweiwellig ausgebildet sind. Der erste dieser Transformatoren, T₁, ist auf die Frequenz JV₁, der zweite, T₂, auf die Frequenzen N₂ und N± und endlieh der dritte, T₃, auf die Frequenzen N₃ und A^r ₅ fest abgestimmt. Überdies sind noch die beiden Modulatorröhren M₁ und M₂ vorgesehen. Der Anodenkreis jeder dieser beiden Röhren enthält je eine Primärwicklung der Transformatoren T₂ und T₃, während jeder der Gitterkreise die gleichfalls zweiwelligen, auf die Frequenzen AT₁ und N₃ bzw. AT₂ und A'₄ abgestimmten Transformatoren T₀ bzw. T₇ enthält, deren Primärwicklungen im Anodenkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H liegen.

Der Oberwellengenerator G ist mit den Gitterkreisen der Modulatorröhren durch die auf je eine der Frequenzen N₁, N₂, N_x und A^T ₄ abgestimmten Zwischenkreise Z₁, Z₂, Z₃ und Z₄ gekoppelt. Durch die aus der Zeichnung ersichtliche Anordnung dieser Zwischenkreise wird bei dem Modulatorrohr Ai₁ die Gruppe der geradzahligen, bei dem Modulatorrohr M₂ die Gruppe der ungeradzahligen Harmonischen des Oberwellengenerators G in den Gitterkreis eingekoppelt. Der Anodenkreis der Verstärkerröhre H enthält ferner den auf A^T ₅ ebenfalls fest abgestimmten Transformator T₅, der mit oder ohne Zwischenkreis Z₆ auf den Gitterkreis des Ausgangsaudions C arbeitet, in dessen Anodenkreis das Empfangsinstrument / liegt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Die in üblicher Weise hergestellte feste Eingangsfrequenz N₁ wird durch den Transformator T₁ auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H übertragen, worauf sie den fest abgestimmten Transfermator T₀ verstärkt durchfließt, der auf dieser Frequenz N₁ eine Resonanzstelle besitzt. Von

dort gelangt IV₁ in den Gitterkreis der Modulatorröhre M₁, in den die vom Oberwellengenerator G erzeugten Frequenzen, und zwar die Gruppe der geradzahligen Harmonischen 2 N und 4 N eingekoppelt sind. Die Frequenz N₁ liefert zusammen mit der Frequenz 4 N die neue Kombinationsfrequenz IV₂, die im Anodenkreis der Modulatorröhre M₁ einen Transformator T₂ findet, der in einer seiner beiden Resonanzfrequenzen auf N₂ fest abgestimmt ist. Über T₂ wirkt nun N₂ neuerdings auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H ein und findet in ihrem Anodenkreis einen Transformator T₇, dessen eine Resonanzstelle auf N₂ fest abgestimmt ist. Die Sekundäre dieses Transformators ist mit dem Gitterkreis der zweiten Modulatorröhre M₂ verbunden, in den die vom Oberwellengenerator G erzeugte Gruppe der ungeradzahligen Harmonischen, und zwar die Frequenzen N und 3IV, mittels der Zwischenkreise Z_x undZ₃ eingekoppelt sind. Die Frequenz 3 N liefert zusammen mit N₂ die neue Kombinationsfrequenz N₃. Da sich auch für diese Frequenz ein auf sie abgestimmter Transformator T₃ mit seiner Primären im Anodenkreis von M₂ befindet, während seine Sekundäre im Gitterkreis von H liegt, so wird die Frequenz IV₃ neuerdings im Hochfrequenzverstärker H verstärkt und übertragen, wobei sie im Anodenkreis derif-Röhre den Transformator T₀ findet, der auf JV₃ ebenfalls abgestimmt ist. Bei der Übertragung auf den Gitterkeis von M₁ wird durch Zusammenwirken der Generatorfrequenz 2IV mit iV₂ nunmehr die Frequenz IV₄ neu entstehen, die in gleicher Weise wieder auf das Hochfrequenzverstärkerrohr H übertragen wird und vom Anodenkreis desselben mittels des auf diese Frequenz auch abgestimmten Transformators T₇ auf den Gitterkreis der Röhre M₂ übertragen wird. Die in diesem eingekoppelte Generatorfrequenz iV erzeugt zusammen mit der Frequenz N₄₁ die neue Differenzfrequenz N₅, die wieder über T₃ abgestimmt auf den Gitterkreis der Hochfrequenzverstärkerröhre H einwirkt und verstärkt auf den Anodenkreis dieser Röhre überfragen wird, wo sie den auf N_s abgestimmten Transformator T₀ vorfindet, der aber jetzt nicht mehr mit einer der beiden Modulatorröhren, sondern mit dem Gitterkreis des Ausgangsaudions C gekuppelt ist.

Die auf diese Weise fünfmal in der Hochfrequenzverstärkerröhre H verstärkte und auf die Ausgangsfrequenz N_s umgeformte Eingangshochfrequenz η kann jetzt im Indikationsinstrument J, beispielsweise einem Ro Telephon, wenn es-'sich etwa um Musikübertragung handelt, abgehört werden.

Wie ersichtlich, ist nur eine einzige Hochfrequenzverstärkerröhre für die gesamte hier als fünfmalig angenommene Verstärkung erforderlich. Diese Art der Verstärkung hat den Vorteil, daß die Röhreneigengeräusche nicht in gleichem Ausmaß wie bei fünf hintereinandergeschalteten Hochfrequenzverstärkerröhren mitverstärkt werden. Dies ist dort von großem Wert, wo es sich darum handelt, Sprache oder Musik aufzunehmen, weil dadurch der »akustische Hintergrund« für die phonetische Darbietung ruhiger wird.

Durch Anwendung einer zweiten Hochfrequenzverstärkerröhre können auch die atmosphärischen Geräusche weitgehend geschwächt werden. Zu diesem Zwecke braucht nur mit dem Anodenkreis der Röhre H eine zweite Hochfrequenzverstärkerröhre H₂ sehr lose über abgestimmte Zwischenkreise gekoppelt zu werden, zweckmäßig so lose, daß im Endergebnis gar keine weitere Verstärkung eintritt. Durch die entsprechend lose Kopplung wird zwar die Signalstärke geschwächt, diese Schwächung jedoch gerade durch die zweite Röhre ausgeglichen. Hingegen wird die lose Kopplung die atmosphärischen Geräusche bei einer nach dem gegebenen Beispiel fünfmaligen Anwendung außerordentlich schwächen. Die Schaltung der zweiten Röhre H₂ ist in der Figur als Alternative schematisch angedeutet.

Es kann ferner ein gewisses Maß von Rückkopplung im Bedarfsfalle zugelassen werden, indem die beiden Gruppen der Oberwellengeneratorfrequenzen und damit auch die in den beiden Modulatorröhren entstehenden Differenzfrequenzen aufeinander einwirken. Am einfachsten erfolgt dies durch Kopplung der Gitterkreise der Modulator- too röhren Hi₁ und M₂ mittels der Kopplungsspulen S₁ und S₂, was-■ in der Zeichnung strichliert als weitere Alternative angedeutet ist. Dadurch wird in jedem Modulatorröhrenkreis in dem durch den Kopplungsgrad von S₁, S₂ gegebenen. Ausmaß eine Dämp-' fungsverniinderung erzeugt, die bis zu einem vorgeschriebenen, noch nicht schädlichen Wert gehen kann. Die vorstehende Anordnung gestattet daher, wie ersichtlich, nebst der Erzielung der eingangs erwähnten Vorteile auch die Erreichung einer weitgehenden Störungsfreiheit des Empfanges und somit eines ruhigen Hintergrundes für die einlangenden Signale und vermindert hierdurch die sonst bei Fernempfang hauptsächlich auftretenden Nachteile.

Claims

Patentansprüche:

i. Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale, bei welcher die Frequenz der zum Empfang benutzten Schwingung

nach jedem Durchgang durch eine Röhre bzw. Röhrengruppe durch Überlagerung mit einer anderen Frequenz geändert und die so erhaltene neue Frequenz wiederum der gleichen Röhre bzw. Röhrengruppe zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Überlagerungsfrequenzen harmonische Frequenzen benutzt werden, die für alle Überlagerungen von einem Oszilvo lator geliefert werden.
2. Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Überlagerung gebildeten DifEerenzfrequenzen untereinander harmonische Frequenzen darstellen.
3. Empfangsanordnung für drahtlose Wellensignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwi-

ao sehen zwei aufeinanderfolgenden Frequenzen der Differenzfrequenzenreihe so gewählt wird, daß sie ein harmonisches Glied in der Reihe der Generatorfrequenzen darstellt.
4. Empfangsanordnung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den vom Oberwellengenerator erzeugten Harmonischen immer abwechselnd eine aus der Gruppe der geradzahligen Harmonischen und eine aus der Gruppe der ungeradzahligen Harmonischen nach jedem Durchgang durch die Verstärkerröhre zur Bildung der Differenzwellen benutzt wird.
S- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste mit Hilfe des Oberwellengenerators erzeugte Differenzfrequenz durch Überlagerung mit seiner höchsten verwendeten Harmonischen gewonnen wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall zwischen den zur Überlagerung benutzten örtlich erzeugten Harmonischen und den Differenzschwingungen, auf welche diese jeweils einwirken, kleiner als eine Oktave ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsschwingung durch Überlagerung zunächst auf eine feste Eingangsfrequenz gebracht wird, die ein ungeradzahliges Vielfaches von 7₄ der Grundschwingung des Oberwellengenerators ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrfach auszunutzende Verstärkerröhre in ihrem Gitterkreis und in ihrem Anodenkreis auf bestimmte Frequenzen abgestimmte Transformatoren enthält, deren zweite Wicklungen im Anodenkreis bzw. im Gitterkreis von Modulatorröhren liegen, in welch letzteren die Überlagerungsfrequenzen eingekoppelt werden, wobei durch die Abstimmung der Transformatoren auf bestimmte Wellenlängen die richtige Austeilung der Frequenzen auf die einzelnen Modulatorröhren stattfindet.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei Frequenzen abgestimmte Transformatoren Verwendung finden, um ihre Zahl entsprechend herabzusetzen.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils auf dem Gitterkreis einer Modulatorröhre übertragene Frequenz mit einer Welle des Oberwellengenerators gemeinsam eine Differenzschwingung erzeugt, die durch die abgestimmten Transformatoren über die Hochfrequenzverstärkerstufe in die andere Modulatorröhre geleitet wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung einer Rückkopplung die Modulatorröhrenkreise miteinander gekoppelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BEIiUN. GEDRUCKT IN DER