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Abstimmbare Kopplungs- und Selektionseinrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine abstimmbare Kopplungs- und Selektionseinrichtung zur Verwendung in
Schaltungen zur Hochfrequenzüb.ertragung und hat den Zweck, die gebräuchlichen Kopplungseinrichtungen
im Hinblick .auf die häufig unerwünschte Frequenzabhängigkeit des Übertragungsmaßes
und der Selektivität zu verbessern.
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Es sind bereits Kopplungseinrichtungen bekannt, bei welchen man gewisse
störende Frequenzabhängigkeiten des Übertragungsmaßes allein dadurch vermindern
oder beseitigen wollte, daß man zwischen zwei Kreisen zwei verschiedenartige Kopplungen
anwendete, wobei der Gang des Übertragungsmaßes für die eine Kopplung die Frequenzabhängigkeit
des Übertragungsmaßes der anderen Kopplung kompensierte. Wenn .auch bei derartigen
Schaltungen im Hinblick auf die Konstanz der Spannungsverstärkung innerhalb eines
gewissen Frequenzbereiches Verbesserungen erzielbar waren, so gelang es trotzdem
nicht, auch die Selektivität der Schaltung für denselben Frequenzbereich konstant
zu halten. Die Selektivität der Schaltung war vielmehr mit der Arbeitsfrequenz variabel,
was auf verschiedene Einflüsse zurückgeführt werden kann. Einerseits ändert sich
die dur chgelassene Bandbreite bekanntlich entsprechend dem Verlauf der Kopplung
bei den verschiedenen Betriebsfrequenzen, und zwar so, daß bei stärkerer Kopplung
die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes wächst; andererseits ist die Selektivität
von dem Dämpfungszustand der gekoppelten Kreise abhängig, woraus sich ergibt, daß
wegen der Frequenzabhängigkeit der im Kreis vorhandenen Verluste eine weitere Frequenzabhängigkeit
der Selektivität bedingt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß es Gegenstand eines
älteren Rechtes ist, in zwei miteinander gekoppelten Kreisen ein frequenzabhängiges
Dämpfungsglied vorzusehen, dessen Widerstand mit zunehmenden Abstimmfrequenzen abnimmt.
Durch diese Maßnahme sollte der Widerstandserhöhung -der Spulen in den Kreisen mit
zunehmender Frequenz bezüglich der daraus folgenden Einwirkung auf die Selektivität
entgegengewirkt werden. Bei dieser Schaltung waren jedoch Mittel für :eine Konstantbaltung
des Übertragungsmaßes nicht vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft nun eine Schaltung, bei welcher die Möglichkeit
besteht, gleichzeitig .eine konstante Spannungsverstärkung im ganzen Abstimmungsbereich
und eine gleichbleibende Selektivität zu erzielen. Dazu muß die Sekundärspannung
der Kopplungseinrichtung
eine derartige Abhängigkeit von der Abstimmfrequenz
aufweisen, daß die in den Kreisen in Abhängigkeit von der Fre-. quenz veränderlichen
Verluste durch eine sprechende Veränderung des übertragur'e"-srnaßes kompensiert
werden. Zur Befrie% gung dieser Aufgabe muß also die Abhängig" keit der Kopplung
von der Abstimmfrequenz nach zwei Bedingungen dimensioniert werden, nämlich so,
daß die Gesamtempfindlichkeit bzw. Spannungsverstärkung im Abstimmbereich konstant
bleibt und daß die Selektivität konstant bleibt. Da jede Veränderung der Kopplung
aber gleichzeitig eine Wirkung auf die Spannungsverstärkung und die Selektivität
ausübt, so, ergibt sich die Unmöglichkeit, allein durch Wahl des Kopplungsganges
oder allein. durch Wahl der Frequenzabhängigkeit der Verluste beide Bedingungen
gleichzeitig zu erfüllen. Zur Erfüllung beider Bedingungen wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, durch zweckentsprechende Aufteilung der Kopplung einen bestimmten
Kopplungsgang zu bewirken und gleichzeitig eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung
zu verwenden, welche einen frequenzabhängigen Leistungsverbrauch bewirkt. Auf diese
Weise stehen für die Befriedigung der beiden @erwähnten Bedingungen zwei Variable
zur Verfügung.
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Die Erfindung besteht daher in deiner Kopplungseinrichtung, welche
mindestens zwei Kopplungen von - verschiedener Frequenzabhängigkeit zur Erzielung
des gewünschten Kopplungsganges und gleichzeitig eine frequenzabhängig wirkende
Dämpfungseinrichtung besitzt, welche derartig dimensioniert sind, daß der durch
die Kopplungen bedingte Gang des Übertragungsmaßes und der Selektivität mit Hilfe
der Dämpfungseinricht@ung im Sinne einer Konstanthaltung des üb.ertragungsmaßes
und der Selektivität beeinflußt wird.
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Für die zweckmäßige Kombination der beiden verschiedenartig mit der
Frequenz verlaufenden Kopplungen bestehen mehrere Möglichkeiten. Entweder können
die Kopplungen elektrisch von gleicher Natur sein und beispielsweise aus zwei Gegeninduktivitäten
bestehen, wobei durch Resonanzabstimmung im Kreise der einen Kopplung ein vom Frequenzgang
der anderen Kopplung abweichender Verlauf des Übertragungsmaßes erzielt wird. Die
Kopplungen können aber auch entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
elektrisch von verschiedener Natur sein und z. B. aus einer Kapazität und einer
Induktivität bestehen.
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Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung zusammen mit den
Zeichnungen und den Ansprüchen näher erläutert. Die Kopplungsschaltung nach Abb.
r, welche den Ausgangskreis der Röhre Vx mit dem Eingangskreis der Röhre Vy verbindet,
kann "rfindungsgemäß so ausgeführt werden, daß 33 -
x ganzen abstimmbaren
Frequenzbereich ne annähernd gleichförmige Spannungs-@-`:verstärkung und eine annähernd
gleichförmige Selektivität ergibt. Der Kopplungstransformator Tx besteht in seinem
Primärteil aus einer Wicklung P1 von hoher Induktivität und einer WicklungP2 von
geringer Induktivität aus verhältnismäßig wenig Einzelwindungen, und beide Teile
sind mit dem SekundärteilS des Transformators magnetisch gekoppelt. Zu dem Primärteil
P, ist eine solche Kapazität I(x parallel geschaltet, daß die Eigenfrequenz des
Kreises I(x, P, etwas, aber nicht viel niedriger ist als die niedrigste Frequenz
des Abstimmbereiches. Der Kreis Kx, P1 wirkt deshalb im ganzen Abstimmbereich kapazitiv,
so. daß bei steigender Abstimmfrequenz ein immer kleiner werdender Teil des gesamten
Signalstromes im Ausgangskreis der Röhre Vx durch die WindungenPl fließt. Dadurch
wird mit steigender Abstimmfrequenz die Kopplung zwischen den WicklungenPl und S
selbsttätig vermindert. Die Wicklung P2 ist mit dem Kreis I(x, P1 derart gekoppelt,
daß sich die magnetischen Wirkungen der beiden Primärteile auf den Sekundärkreis
addieren. Da nun die Kopplung zwischen dem Primärteil P2 und dem Sekundärteil S
im ganzen Frequenzbereich konstant ist, während die Kopplung zwischen P1 und S mit
steigender Frequenz selbsttätig abnimmt, so wächst das Verhältnis. der Spannungen
in dem Sekundärkreis und in dem Primärkreis mit steigender Frequenz zwar an, aber
in einem konstruktiv beherrschbaren Maße je nach Wunsch derart, daß die Verstärkung
von Veränderungen der Frequenz nicht beeinflußt wird oder mit steigender Frequenz
in .einem bestimmten Maße anwächst.
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Die Kapazität 1(x ist zweckmäßig klein; es genügt unter Umständen
die verteilte Kapazität der Wicklung P1 -und die Anoden-Kathoden-Kapazität der Röhre
Vx, doch muß man in solchen Fällen die Wicklung P1 zur Erhöhung der Kapazität entsprechend
ausbilden.
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Der Sekundärteil S wird durch einen Abstimmkondensator Cx auf Resonanz
gebracht. In dem Resonanzkreis ist auch ein Kondensator I(y eingeschaltet, dem ein
Widerstand Ry parallel geschaltet ist. Die Impedanz Ky, Ry bietet den niederen Frequenzen
einen höheren Widerstand als den höheren Frequenzen, und durch geeignete Wahl der
Größen von 1(y und Ry kann man erreichen, daß sich der Widerstand des Abstimmkreises
bei Veränderung der Abstimmfrequenz in
einem sehr weiten Bereich
selbsttätig ändert. Man kann auf diese Weise den Verlustfaktor des Kreises für niedrige
Frequenzen erhöhen, ohne ihn für höhere Frequenzen erheblich zu erhöhen.
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Die Kapazität Bi zwischen dem Primärteil P, und dem. Sekundärteil
S des Transformators kann so geschaltet werden, daß sie in gleichem oderentgegengesetztem
Sinne wirkt wie die magnetische Kopplung zwischen diesen beiden Teilen, wodurch
die magnetische Kopplungswirkung bei steigender Abstimmfrequenzentweder verstärkt
oder abgeschwächt wird.
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In Abb. 2 sind die Ergebnisse, die sich mit der beschriebenen Kopplungsschaltung
,erzielen lassen, graphisch dargestellt.
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Die Kurve M3 zeigt die Spannungsverstärkung, wie sie zwischen dem
Eingangsteil der Röhre Vx und dem Ausgangsteil der Röhre Vy bei Kurzschluß der Dämpfungsimpedanz
1(y, Ry erhalten wird. Die Kurve M,1 zeigt die entsprechenden Werte nach Aufhebung
des Kurzschlusses, also unter Einschaltung der Impedanz I(ji, Ry im Sekundärkreis.
Die Kurven N3 und N.i zeigen die Veränderungen der Resonanzbandbreite bei halber
Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz; gemessen wurde an den Polen des Kondensators
Cx, wobei 1(y, Ry das eine Mal kurzgeschlossen und das andere Maleingeschaltet war.
Man erkennt, daß durch geeignete Bemessung ein Kopplungskreis erhalten wird, der
in dem gesamten Abstimmbereich eine annähernd gleichförmige Spannungsverstärkung
und eine annähernd gleichförmige Selektivität sichert.
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Selbstverständlich besteht für den Konstrukteur .auch die Möglichkeit,
von der speziellen Anordnung der Kopplungen, wie sie in dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel
gezeigt wurde, abzuweichen und trotzdem zu dem gewünschten Effekt der Konstanthaltung
der Spannungsverstärkung und der Selektivität zu gelangen. Zur Erzielung des gewünschten
Ganges der Kopplung mit der Frequenz können beispielsweise auch zwei einander entgegenwirkende
magnetische Kopplungen oder eine magnetische und eine kapazitive Kopplung verwendet
werden, wobei die letzteren sich in ihrer Wirkung unterstützen. Als besonders vorteilhaft
hat es sich erwiesen, die Gesamtkopplung zwischen den beiden zu koppelnden Kreisen
so auszubilden, daß für tiefe Frequenzen die Kopplung über und für höhere Frequenzen
unter der optimalen Kopplung liegt. Praktisch wirkt sich dies dahin aus, daß die
Resonanzkurve für niedrigere Frequenzen künstlich verbreitert wird, jedoch bei höheren
Frequenzen die übliche Resonanzkiirvenform hat. Durch zusätzliche Verwendung des
geeignet bemessenen frequenzabhängigen Dämpfungsmittels läßt sich dann die gewünschte
Konstanthaltung der Spannungsverstärkung und der Selektivität in analoger Weise
erzielen, wie dies für das Ausführungsbeispiel nach Abb. i beschrieben wurde.