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Schaltung zur Erhöhung der Trennschärfe von elektrischen Schwingungskreisen
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Schwingungskreise, welche zum Empfang
oder zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen dienen. Es ist bekannt, bei derartigen
Schwingungskreisen eine erhöhte Unterdrückung von außerhalb des Durchlaßbereiches
liegenden Schwingungen dadurch zu erreichen, daß die Gestalt der resultierenden
Resonanzkurven der Schwingungskreise durch Erzeugung von Minimalpunkten an beiden
Seiten des Maximalpunktes der resultierenden Resonanzkurve verbessert wird. Insbesondere
ist vorgeschlagen worden, eine derartige Resonanzkurve zu erzeugen, indem die Minimalpunkte
durch aus parallel geschalteten Kapazitäten und Induktionen gebildete Sperrkreise
oder durch mit zusätzlichen Blindwiderständen in Reihenresonanz gebrachte, unter
sich parallel geschaltete Kapazitäten und Induktionen (Saugkreise) hervorgerufen
werden. Hierbei ist das Wort Blindwiderstände in körperlichem Sinne gebraucht, um
zur Erhöhung der Übersichtlichkeit die Worte Kapazitäten und Induktionen in einem
Ausdruck fassen zu können.
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Den bisher bekannten Schaltungen haften jedoch wesentliche Nachteile
an, insbesondere eine schädliche Vermehrung der Dämpfung im Bereich des gewünschten
Frequenzbandes, Verringerung der wirksamen- Energie, mangelnde Trennschärfe außerhalb
des gewünschten Resonanzfrequenzbandes und starke Veränderlichkeit der Breite des
Resonanzfrequenzbandes mit Verstellung der Frequenz.
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Nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung läßt sich gerade
dann, wenn der Minimalpunkt in der Resonanzkurve durch einen mit einem Parallelresonanzkreis
in Reihe liegenden zusätzlichen Blindwiderstand (Saugkreis) hervorgerufen wird,
eine wesentlich erhöhte Unterdrückung der außerhalb des Durchlaßbereiches liegenden
Schwingungen bei verhältnismäßig geringer Schwächung der wirksamen Spannung vorteilhaft
dadurch erzielen, daß der Maximalpunkt nicht in bekannter Weise durch den Parallelresonanzkreis
allein, sondern durch eine Parallelresonanz dieses Kreises mit dem in Reihe liegenden
zusätzlichen Blindwiderstand und einem weiteren zusätzlichen Blindwiderstand gleichen
Widerstandscharakters, welcher auch aus mehreren Kapazitäten oder mehreren Induktionen
gebildet sein kann, erzeugt wird, da der zusätzliche Blindwiderstand die Ableitung
von Störschwingungen erleichtert. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß
parallel zu der Reihenschaltung ein zusätzlicher Blindwiderstand (Kapazität oder
Induktionsspule) geschaltet ist, der gleichen Widerstandscharakter aufweist wie
der in Reihe mit dem Parallelresonanzkreis liegende Blindwiderstand.
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Durch die Anordnung des weiteren zusätzlichen Blindwiderstandes tritt
zwar eine Spannungsteilung und damit eine gewisse
Schwächung der
wirksamen Spannung ein, es nimrnt jedoch bei gleichem Frequenzabstand zwischen Maximal-
und Minimalpunkt die Summe der Blindwiderstände, über welche, außerhalb des Durchlaßbereiches
liegend` Schwingungen abfließen müssen, in weit stärv kerem Maße ab, so daß eine
wesentliche Verbesserung des Gesamteffektes eintritt.
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Es sind zwar schon Schaltungen bekanntgeworden, bei denen die Reihenschaltung
eines Parallel resonanzkreises mit einem zusätzlichen Blindwiderstand durch einen
weiteren zusätzlichen Blindwiderstand abweichenden Widerstandscharakters überbrückt
wurde, um auf diese Weise eine Resonanzkurve mit zwei Maximalpunkten zu erzielen.
Diese Schaltungen wurden nicht mit dem Ziel einer Lösung der vorliegenden Aufgabe
ersonnen und vermögen zur Lösung dieser Aufgabe nicht beizutragen, ohne daß besondere
Maßnahmen, den zweiten Maximalpunkt wirksam zu unterdrücken, angewendet werden.
Sie geben auch nicht die günstigen Ableitungsverhältnisse füi- die außerhalb des
gewünschten Resonanzbereiches liegenden Störfrequenzen wie Schaltungen mit gleichem
Widerstandscharakter der zusätzlichen Blindwiderstände.
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Die Reihenschaltung eines Parallelresonanzkreises und einer Kapazität
mag auch schon unbeabsichtigterweise durch unvermeidliche Kapazitäten von Röhren
und Abschirmleitungen überbrückt worden sein. Soweit die eine solche Überbrückung
hervorrufenden Kapazitäten durch die inneren Kapazitäten von Röhren der für den
gleichen' Zweck üblichen Bauart oder durch die Verwendung von kapazitätsarmen Abschirmschläuchen
für die Anodenleitung in üblichen Grenzen hervorgerufen werden; sind derartige Kapazitäten
nicht als zusätzlich im Sinne der vorliegenden Erfindung anzusehen. Die zusätzlichen
Blindwiderstände müssen gegenüber den ohnehin vorhandenen Schaltelementen der für
den gleichen Zweck üblichen Ausführung mindestens der Größenordnung nach zusätzlich
sein.
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Bei Ausbildung der Minimalpunkte in der Resonanzkurve eines Schwingungskreises
durch einen mit einem Parallelresonanzkreis in Serie schwingenden zusätzlichen Blindwiderstand
(Saugkreis) kann nach weiterenErkenntnissen und Vorschlägen der Erfindung' eine
erhöhte Unterdrückung der außerhalb des Durchlaßbereiches liegenden Schwingungen
bei verhältnismäßig geringer Schwächung der wirksamen Spannung dadurch erzielt werden,
daß die zusätzlich angeordneten Blindwiderstände durch Induktionen mit im Resonanz-
-bereich induktivem Blindwiderstandscharakter gebildet sind. Gerade die niedrigen
Störschwirigungen (z; B. Langwellfunker)-, welche am schwersten auszusieben sind,
werden durch die zusätzlichen Induktionen der genannten Art wirksam abgeleitet.
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In allen Fällen kann die Trennschärfe "aul erhalb des Durchlaßbereiches
durch Kopp-@lüzweier Systeme mit entgegengesetzt unsyTninetrischer Resonanzkurve
verbessert wer-`den. Soll aus besonderen Gründen für die zusätzlichen Blindwiderstände
bei beiden Systemen der gleiche Widerstandscharakter gewählt werden, so mag häufig
die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung hei einem System genügen. Die Ausbildung
entgegengesetzt unsymmetrischer Resonanzkurven kann dann vorteilhaft dadurch erreicht
«-erden, daß das eine der Systeme gemäß der Erfindung ausgebildet ist, während bei
dem anderen das Minimum durch einen als Sperrkreis wirkenden Parallelresonanzkreis
erzeugt wird. Die Kombinationen, welche sich im einzelnen aus diesen Erkenntnissen
ergeben, sollen an Hand der Ausführungsbeispiele erläutert werden. Da die zusätzlichen
Blindwiderstände eine Spannungsteilung hervorrufen, sind sie im folgenden im Interesse
einer kurzen und klaren Fassung als Teile des Spannungsteilers bezeichnet worden.
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Abb: i zeigt die Resonanzkurve eines EinzeIschwingungskreises gemäß
der vorliegenden Erfindung, welche unsymmetrisch ausgebildet ist und insbesondere
zwei Scheitelpunkte aufweist, und zwar einen minimalen bei El und einen maximalen
bei B. Die Abszisse der Kurve stellt die Frequenz f dar, die Ordinate den
gemessenen Spannungswert Der den Minimalwert darstellende Scheitelpunkt erreicht
fast den Nullwert, wobei nur durch die Dämpfung des Schwingungskreise:. eine Grenze
gesetzt ist: Dadurch wird erreicht, daß Störwellen, die der Resonanzfrequenz. auf
der einen Seite unmittelbar benachbart sind, ausgeschieden werden können.
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Die Abb.2 zeigt die Resonanzkurve eines ebenfalls nach der vorliegenden
Erfindung ausgebildeten Schwingungskreises, bei welcher der Minimalwert der Spannung
hinsichtlich der Frequenz auf der anderen Seite des Maxifinalwertes liegt als bei
der Kurve nach Abb. i.
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Die Abb. 3 gibt die Schaltung eines Radioempfängers wieder, bei dem
ein bekannter und ein erfindungsgemäß ausgestalteter Schwingungskreis mit Resonanzkurven
entsprechend den Kurven der Abb.: i und 2 in Kaskadenschaltung Verwendung finden.
Entsprechend den Vorschlägen der Erfindung weist jeder der beiden Schwingungskreise
eine entsprechend unsymmetrische Resonanzkurve auf, und zwar der eine Schwingungskreis
eine solche, die praktisch ein Spiegelbild derjenigen des andern Schwingungskreises
ist, so daß die Schwingungskreise, insbesondere
hinsichtlich der
Schwingungszahl, in einem Falle oberhalb, im anderen Falle unterhalb der Resonanzstelle
je einen. Minimalwert in unmittelbarer Nachbarschaft der Resonanzstelle besitzen.
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In Abb. 3 ist eine Schaltung dargestellt, in der die zwischen der
Antenne i und der Erde 2 auftretende Hochfrequenzspannung über die ILapazität 3
dem aus der Induktion q. und der Kapazität 5 sowie dem kapazitiven Spannungsteiler6,
7 bestehenden Schwingungskreis zugeführt wird, d. h. zur Zuführung der Hochfrequenzspannung
wird der hierdurch hervorgerufene Spannungsabfall an dem Teilblindwiderstand 6 des
Spannungsteilers benutzt. EntsprechendwirddieNutzspannung am Teilblindwiderstand
7 abgegriffen und durch die Kapazität 8 dem Gitter der Verstärkerröhre 9 -zugeführt.
Derartige. Schaltungen sind als Kettenleiter bekannt.. Von dem Außenwiderstand io
der Röhre 9 wird die verstärkte Hochfrequenzspannung abgegriffen und über die Kapazität
i i dem aus der Induktion 12, der Kapazität 13 und dem kapazitiven Spannungsteiler
1.4, 15 bestehenden Schwingungskreis zugeführt, bei welchem nach dein Vorschlag
der Erfindung die Serienschaltung 12, 13, 14 durch die Kapazität 14 überbrückt wird.
Hier erfolgt also die Spannungszuführung und =entnahme im Gegensatz zu dem ersten
Schwingungskreis gemeinsam über den Teilblindwiderstand 14 des Spannungsteilers.
Dadurch erhält die Resonanzkurve dieses Schwingungskreises die entgegengesetzt unsymmetrische
Gestalt (Spiegelbild) wie diejenige des ersten Kreises. Die an der Kapazität 1.4
abgegriffene Spannung wird durch die Kapazität 16 der Audionröhre 17 zugeführt,
die sie gleichrichtet und verstärkt, so daß die Niederfrequenz im Telefon 18 hörbar
wird: Es sei noch besonders erwähnt, daß parallel zu den Kapazitäten der Spannungsteiler,
die in den Figuren als besondere Konstruktionselemente dargestellt sind, die Eigenkapazität
der Antenne hzw. der Röhren liegt und daß unter Umständen die Funktion der besonders
dargestellten Kapazitäten durch eine künstlich vergrößerte Eigenkapazität übernommen
werden kann. Weiterhin ist es von Bedeutung, daß durch. Vergrößern oder Verringern
der Spatinungsteilerkapazitäten die Minimalscheitelwerte weiter von der Resonanzstelle
fort bzw. näher an diese verlegt werden können. Es läßt sich also mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Kombination von Schwingungskreisen mit entgegengesetzt unsymmetrischen
Resonanzkurven ein Gerät mit veränderlicher Bandbreite bauen.
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An Stelle der kapazitiven Blindwiderstände des Spannungsteilers können
auch induktive Blindwiderstände Verwendung finden. Überhaupt ist der Grundgedanke
vier vorliegenden Erfindung an die nur beispielsweise gezeigte Schaltung in keiner
Weise gebunden. Die gleichzeitige Benutzung mindestens zweier Schwingungskreise
mit entgegengesetzt unsymmetrischen Resonanzkurven kann naturgemäß auch noch auf
andere Weise verwirklicht werden, wobei die Form der gewählten Resonanzkurve zweckmäßig
den jeweiligen Anforderungen angepaßt wird.
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In der in Abb.3 dargestellten Schaltung weist bei richtiger Dimensionierung
der einzelnen Schaltelemente der aus den Teilen .I, 5, 6, 7 bestehende Schwingungskreis
eine Resonanzkurve mit einem Minimalpunkt auf der Seite der höheren Frequenzen,
der aus den Teilen 12, 13, 1:I, 15 bestehende Schwingungskreis eine Resonanzkurve
mit einem Minimalpunkt auf der Seite der niederen Frequenzen auf. Man kann diese
Wirkung derart auffassen, daß dem als Sperrkreis wirkenden Schwingungskreis a, 5
Blindwiderstände 6, 7 zugeschaltet sind, wodurch der gesamte Schwingungskreis entsteht,
und daß die Serienschaltung 12, 13, 15 durch einen zusätzlichen Blindwiderstand
14 überbrückt ist, wodurch eine Parallelresonanz- entsteht. Wesentlich im Sinne
der vorliegenden Erfindung ist, daß bei der Schaltung des Schwingungskreises 12,
13, 1q., 15 bei gleichem Frequenzabstand des maximalen und minimalen Scheitelpunktes
eine wesentliche Herabsetzung des die Störschwingungen ableitenden Gesamtblindwiderstandes,
welcher durch 9-11, 12-13-15, 14 und 16-17 gebildet wird, erzielt ist, ohne die
wirksame Spannung in gleichem Maße zu verringern, wie es beispielsweise bei der
Schaltung q., 5, 6, 7 der Fall sein würde.