DE678200C - Schaltung fuer Superheterodyneempfaenger - Google Patents

Description

Zur Unterdrückung der störenden Spiegelbildfrequenzen bei Superheterodyneempfängern sind besondere Filter und Siebkreise in den Eingangskreis eingebaut worden, die jedoch den Nachteil der konstruktiven Mehrbelastung mit sich bringen und den Empfänger so unnötig verteuern. Es ist weiterhin bekannt, zwischen Antenne und Empfangskreis zwei aperiodische Übertragungswege, die einen Resonanzkreis enthalten und in ihren Wirkungen einander entgegengesetzt sind, zu legen, so daß in dem Empfangskreis keinerlei Spannungen, außer solchen von der Eigenfrequenz des Resonanzkreises, auftreten

ig können. Eine solche Schaltung ist aber zur Unterdrückung der Spiegelfrequenzen bei hoher Empfindlichkeit für die Empfangsfrequenz nicht geeignet, da eine Schaltung zur Amplitudenkompensation mit aperiodischen Übertragungswegen nur eine sehr geringe Empfangsenergie durchläßt, wobei der Resonanzkreis, um gegenüber den hohen Widerständen der aperiodischen Kreise in Wirkung zu kommen, selbst sehr stark entdämpft sein muß.

Im Gegensatz hierzu liegt der Erfindungsgedanke darin, eine Gegenkopplung bestimm-' ter Art zu benutzen, durch welche die Störfrequenz auf Null kompensiert werden kann und gleichzeitig diese Kompensation über den ganzen benutzten Wellenbereich aufrechterhalten wird, ohne daß außer den eigentlichen Abstimmgliedern für die Nutzfrequenz sonstige veränderliche Schaltmittel notwendig sind.

Zur Unterdrückung der Spiegelbildfrequenz mußte daher erreicht werden, daß die Resonanzkurven der beiden Kopplungswege eine derartige Form und Lage zueinander haben, daß an der Stelle der Spiegelbildfrequenz der Spannungswert Null auf den Eingang der Schaltung übertragen wird, dagegen an der Stelle der zu empfangenden Nutzfrequenz ein Spannungswert, der zum Empfang genügend groß ist. Das Problem bestand also darin, eine Frequenz zu unterdrücken (Spiegelbildfrequenz), eine andere direkt benachbarte dagegen auf einen hohen Wert hochzuheben (Nutzfrequenz), wobei noch zu berücksichtigen war, daß beide Frequenzen sich bei der Abstimmung ändern.

Besondere Schwierigkeiten macht die Erfüllung dieser Forderung bei den Empfängern mit einem verhältnismäßig großen Abstimmungsfrequenzbereich, z. B. einem solchen, dessen Maximalfrequenz sich zur Minimal-

frequenz wie 3:1 verhält. Der Frequenzbereich kann sich beispielsweise von 1500 bis 55° kHz und von 350 bis 150 kHz ausdehnen, so daß der Empfangsbereich sich mit einer geringen Unterbrechung in der Mitte, wo der Empfänger nicht arbeitet, kontinuierlich von 1500 bis 150 kHz erstreckt. .

Die Erfindung ist auch auf Superheterodyneetnpfänger mit einem derartig ausgedehnten Empfangsfrequenzbereich gut anwendbar.

Der Erfmdungsgedanke, durch welchen eine befriedigende Ausschaltung der Spiegelfrequenz bei Superheterodyneempfängern gelingt, besteht darin, daß zwei gleich oder angenähert gleich abgestimmte Resonanzwege, jedoch von verschiedener Resonanzkurvenform, vorgesehen sind, welche einander entgegengesetzte Spannungen in einen gemeinsamen Ausgangskreis liefern und welche einen solchen Verlauf ihrer Charakteristiken haben, daß im Ausgangskreis bezüglich der störenden Spiegelfrequenz sich die Spannungsdifferenz Null, bezüglich der Nutzfrequenz aber eine Spannungsdifferenz von einem für den Empfang ausreichenden Wert ergibt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei auf die Schaltzeichnung Bezug genommen wird. Zur Erleichterung des Verständnisses wird zunächst eine Beschreibung der wesentlichen Teile der dargestellten Superheterodyneempfangsschaltung gegeben, worauf danneine genauere Darstellung der Wirkungsweise der Kopplungsschaltung im Eingangsteil des Empfängers folgt, auf die sich die Erfindung erstreckt. _:

Der Empfänger enthält eine Antenne 10, die durch zwei abgestimmte Kopplungssysteme 12 und 13 mit einer Modulatoroszillatorröhre 11 gekoppelt ist. Das Kopplungssystem 12 enthält zwei Primärinduktivitäten L₁ und L₁', die in Serie geschaltet und in zueinander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind und zwischen Antenne und Erde liegen. Ein Paar Sekundärwicklungen L₂ und L₂', die gleichfalls in Serie geschaltet sind, sind elektromagnetisch mit den zugehörigen Spulen, L₁ und L₁' gekoppelt. Ein variabler Kondensator C₂ Hegt zwischen der oberen Klemme der Spule L₂ und Erde, um das Kopplungssystem auf die gewünschte Empfangsfrequenz abstimmen zu können. Ferner ist eine Spule L₀ vorhanden, deren eines Ende mit der oberen, spannungsführenden Klemme der Spule L₁ verbunden ist und deren anderes Ende offen liegt, so daß eine kapazitive Kopplung mit der Wicklung L₂ bewirkt wird, wie es durch die punktierten Linien angedeutet ist.

Das Kopplungssystem 13· enthält zwei Sekundärwicklungen L₃ und L₃', die in Serie geschaltet und gleichfalls in zueinander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, sowie einen variablen Kondensator C₃, der zwischen dem oberen, spannungsführenden Ende der Spule L₃ und Erde zum Zwecke der Abstimmung eingeschaltet ist. Das Kopplungssystem 13 kann mit dem Kopplungssystem 12 durch eine Induktivität L₄ zwischen den unteren Enden der Spulen L₂ und L₃ gekoppelt werden; die Spule L₄ ist elektromagnetisch mit der SpUIeL₃ gekoppelt. Die Kopplungssysteme 12 und 13 können auch durch eine Verbindung zwischen der unteren Klemme der Spule L₂' und der oberen Klemme der Spule L₃' gekoppelt werden.

Die Spulen L₁, L₂ und L₃ haben eine verhältnismäßig kleine Induktivität und sind für den höheren Frequenzbereich bestimmt, während die Spulen L₁', L₂' und L₃' von höherer Induktivität und für den niedrigeren Frequenzberaich geeignet sind. Zur Umschaltung der Frequenzbereiche sind die Schalter S₁, S₂ und S₃ vorgesehen, die gleichzeitig durch den gemeinsamen Griff Λ"¹ betätigt werden. Wenn im höheren Frequenzbereich gearbeitet werden soll, schließt der Schalter S₁' die Induktivität für den niederen Frequenzbereich L₁' kurz, während durch die Schalter S₂ und .5T₃ gleichzeitig die Spule L₄ parallel zu der Reihenschaltung aus den Spulen L₂' und L₃' gelegt wird, so daß sie beide für den niederen Frequenzbereich, bestimmten Spulen überbrückt. Mit demselben Mechanismus sind auch die Schalter S^, S_n und S₆ verbunden, deren Zweck später erklärt wird.

Der Ausgang des Kopplungssystems 13 ist mit dem Eingang der Modulatoroszillatorröhre 11 durch eine Leitung von der oberen Klemme der Spule L₃ zum Steuergitter der Röhre verbunden. Der Ausgangskreis des Mödulatoroszillators enthält in Reihe zwischen seiner Anode und Erde den Kondensator C₉, die Induktivitäten L₇ und L₈ und den Kondensator C₇; wenn der Schalter ^₆ geschlossen ist, liegt der Kondensator C₈ in diesem Kreis an Erde. Mit diesem Ausgangskreis ist ein frequenzbestimmender Schwingungskreis gekoppelt, der, wenn die Schalter geschlossen sind, den variablen Kondensator C₆, den festen Kondensator C₈ und die n₀ Induktivität L₃ enthält; die Spule L₅ ist mit der Spule L₇ elektromagnetisch gekoppelt. Um die Modulatoroszillatorröhre zum Schwingen zu veranlassen, ist die Spule L₅ elektromagnetisch mit der Spule L₈ gekoppelt, wobei die u₅ letztere in einer Serienleitung zwischen der Kathode der Röhre und Erde liegt. Die eben beschriebene Anordnung des Modulatoroszillators wird verwendet, wenn es sich um den höheren Frequenzbereich handelt.

Wenn die Schalter zum Empfang innerhalb des niederen Frequenzbereiches geöffnet sind,

so liegen die Wicklungen L₆, L₈ und L₁₀ von größerer Induktivität in Serie mit den entsprechenden Hochfrequenzwicklungen L₅, L₇ und L₉. In diesem Fall enthält der Ausgangskreis der Röhre in Serie zur Erde die Kapazität C₀, die Induktivitäten L₇ und L₈ und die Kapazität C₇. Der frequenzbestimmende Schwingungskreis enthält sodann die Kondensatoren C₀ und C₁ und die Induktivitäten L₅ und L₀; L₀ und L₈ sind ebenso wie L₈ und L₇ elektromagnetisch gekoppelt. Die Rückkopplung zur Schwingungserzeugung ist in diesem Fall eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Induktivitäten L₀ und L₁₀; die letztere liegt sodann, wenn der Schalter^ geöffnet ist, in .Serie mit der Induktivität L₉. Der Eingangskreis der Röhre 11 enthält in Reihe zwischen ihrer Kathode und Erde die Induktivitäten L₉ (auch L₁₀, wenn die Schalter geöffnet sind), eine Kondensatorwiderstandsanordnung C₁₁, i?3 und die Induktivität L₁₈, die elektromagnetisch mit den Induktivitäten L₂ und L₂' gekoppelt ist.

Der Ausgang des Modulatoroszillators ist in bekanter Weise mit dem Eingang einer Zwischenfrequenzverstärkerröhre 14 durch ein doppelt abgestimmtes Kopplungssystem 15 verbunden, das die elektromagnetisch miteinander gekoppelten Spulen L₁₁ und L₁₂ enthält und durch die zugehörigen Kondensatoren C₉ und C₁₀ auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist.

Die Zeichnung zeigt durch die mit M be.-zeichneten Klammern das Vorhandensein gegenseitiger Induktivität zwischen den Spulen an.

Der Einfachheit halber wird zunächst die Wirkungsweise des Empfängers im höheren Frequenzbereich (1500 bis 550 IcHz) und danach im niederen Frequenzbereich (300 bis 150 kHz) beschrieben.

Wenn im höheren Frequenzbereich gearbeitet wird, sind alle Schalter geschlossen; die Empfangsspannung wird zur Spule L₁ des Kopplungssystems 12 zwischen den Klemmen ι und 3 des Regelwiderstandes R₁ geliefert. Der Eingangskreis des Kopplungssystems, der die Spule L₁ enthält, ist vorzugsweise auf eine Frequenz zwischen den beiden Empfangsbereichen, in diesem Fall etwa 400 bis 500 kHz, abgestimmt. Die Antenne hat stets wegen der Dämpfung eipe breit abgestimmte Resonanzkurve. Liegen nun die beiden Arbeitsbereiche (150 bis 350, 550 bis 1500 kHz) auf den beiden Seiten der Kurve, die Frequenz, auf welche die Antenne abgestimmt ist, in der Mitte, so ist einleuchtend, daß nur durch eine solche Abstimmung ein guter Empfang beider Bereiche möglich ist, weil beide Arbeitsbereiche symmetrisch liegen zur Frequenz, auf welche die Antenne abgestimmt ist. Da die zu empfangenden Bereiche sich auf 150 bis 350 und 550 bis 1500 kHz erstrecken, muß die Antenne auf etwa 450 kHz abgestimmt werden, um die Nutzfrequenz, die durch die Kompensation leicht benachteiligt sein könnte, in beiden Arbeitsbereichen wieder möglichst gleich begünstigen zu können. Die Empfangsspannung wird dann von dem Eingangs- oder Primärkreis des Kopplungssystems 12 zu dem abstimmbaren Resonanzkreis mit der Induktivität L₂ dem variablen Kondensator C₂ übertragen, und zwar durch eine doppelte Kopplung: eine magnetische Kopplung zwischen den Spulen L₁ und L₂ und eine kapazitive Kopplung durch die Kapazität zwischen der Spule L₀ und der Induktivität L₂, wie es durch die punktierten Linien angedeutet ist. Die Empfangsspannung wird vom abgestimmten Kreis 12 auf den abgestimmten Kreis 13 ebenfalls durch eine kombinierte elektromagnetische und elektrostatische Kopplung übertragen; die elektromagnetische Kopplung ist die zwischen den Spulen L₃ und L₄ und die elektrostatische Kopplung ist die über den Kondensator C₅; der Kondensator C₅ ist durch den Hochohmwiderstand R₂ überbrückt, um eine für Gleichstrom durchlässige Verbindung des Steuergitters der Röhre 11 mit der Erde zu schaffen. Die Empfangsschwingungen werden dann zum Eingang der Röhre 11 durch die Verbindung von der oberen Klemme der Induktivität L₃ mit der Steuerelektrode der Röhre geführt; die untere Klemme der Induktivität L₃ ist mit Erde durch das System der vorher beschriebenen Impedanzen verbunden.

Bei Durchgang durch die beiden abgestimmten Kreise werden unerwünschte Spannungen stark gedämpft; aber praktische Versuche zeigen, daß Interferenzzeichen der sog. Spiegelfrequenz, dies ist, bei einer oberhalb der Empfangsfrequenz liegenden Oszillatorfrequenz, eine Frequenz gleich der Signalfrequenz plus dem Zweifachen der Zwischenfrequenz, oft störende Geräusche hervorrufen. Um das Ansprechen auf die ungewünschten Zeichen der Spiegelfrequenz herabzusetzen, d.h. um das Verhältnis des Ansprechens der no erwünschten Empfangsfrequenz zu der der Spiegelfrequenz zu erhöhen, sind zwei Wege zwischen der Antenne und dem Eingang der ersten Röhre vorgesehen: der eine Weg über beide Selektionssysteme 12 und 13, der andere durch das Selektionssystem 12 und den Kreis, der die Spulen L₁₃ und L₉ enthält. Spule L₁₃ ist über Spule L₉ und Widerstand i?₃ von der Kathode der nachfolgenden Röhre· an Erde geführt. Die Spule L₁₃ ist so im Verhältnis zur Spule L₂ gewickelt und durch einen solchen Kopplungsgrad mit ihr gekoppelt, daß

die Spannung der Spiegelfrequenz, die auf den Eingang der Röhre 11 durch die Kopplungsspule L₁₃ aufgedrückt wird, in der Größe wesentlich gleich jener ist, die durch das Kopplungssystem 13 aufgedrückt wird, jedoch in entgegengesetzter Phase liegt. Diese Bedingung erhält sich zu einem wesentlichen Grad über den Abstimmungsbereich; auf diese Weise wird eine sehr viel größere Selektivität erzielt, als es normal durch den Gebrauch derselben Anzahl von einfachen abgestimmten Kreisen erreichbar ist. Der Gebrauch der obenerwähnten Zw&ifachkopplung zwischen den Kreisen 12 und 13 ermöglicht die praktisch vollständige Unterdrückung der Spiegel-. frequenz im ganzen Bereich.

Nachdem die Arbeitsweise der Kopplungsschaltung innerhalb des höheren Frequenzbereiches beschrieben worden ist, soll nun die Wirkungsweise beschrieben werden, wenn die Schalter S₁ ... ^₆ offen, d. h. alle dazugehörigen Verbindungen geöffnet sind. Die von der Antenne gelieferte Empfangsspannung ist wieder zwischen den Klemmen 1 und 3 vorhanden, aber diese Spannung liegt nunmehr an den in Serie geschalteten Induktivitäten L₁ und L₁'. Die Empfangsspannung wird sowohl elektromagnetisch als auch elektrostatisch auf die vorher beschriebene Weise übertragen, ausgenommen dann, wenn auch eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Induktivitäten L₁' und L₂' für den niederen Frequenzbereich besteht. Die Übertragung von Schwingungen vom Kopplungssystem 12 auf das Kopplungssystem 13 geschieht in einer etwas anderen Art als bei dem höheren Frequenzbereich.

Die kapazitive Kopplung erfolgt durch den Kondensator C₅ wie im Falle* des höheren Frequenzbereiches, jedoch ist die elektromagnetische Kopplung diejenige zwischen den oberen und unteren Teilen der Induktivität L₃', wobei die Anzapfung 2 besagten oberen Teil von besagtem unteren Teil trennt, Unterdrückung der Spiegel frequenz wird auf dieselbe Weise erzielt wie im höheren Frequenzbereich. .

Die Schwingungsfrequenz des Oszillatormodulatorkreises wird durch den Schwin^ gungskreis bestimmt, der die Induktivitäten L₅ und L₆ und die Kondensatoren C₆ und C₇ enthält, wobei der Schwingungskreis mit dem Anodenkreis durch die Kapazität C₇ und durch die elektromagnetischen Kopplungen zwisehen den Spulen L₅ und L₇ und den Spulen L₆ und L₈ gekoppelt ist.

Die Energie vom Schwingungskreis wird zum Eingangskreis der Rohre durch die elektromagnetischen Kopplungen zwischen den Spulen L₅ und L₉ und den Spulen L₆ und L₁₀ rückgekoppelt.

Der weitere Weg des Zeichens durch den Empfänger ist der gleiche, wie wenn im höheren Frequenzbereich gearbeitet wird, und soll hier nicht weiter erörtert werden. ⁶S

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltung für Superheterodyneempfänger unter Verwendung von Mitteln zur Ausschaltung störender, unerwünschter Spannungen der sog. Spiegelbildfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleich oder angenähert gleich abgestimmte Resonanzwege verschiedener Resonanzkurvenform vorgesehen sind, ^7S welche einander _ entgegengesetzte Spannungen in einen gemeinsamen Ausgangskreis liefern, und einen solchen Verlauf ihrer Charakteristiken haben, daß im Ausgangskreis bezüglich der störenden Spiegelbildfrequenz sich die Spannungsdifferenz Null, bezüglich der Nutzfrequenz eine Spannungsdifferenz von einem für den Empfang ausreichenden Wert ergibt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ⁸S gekennzeichnet, daß der erste Resonanzweg durch zwei hintereinandergeschaltete Abstimmkreise, der zweite Resonanzweg durch Anschluß des anderen Resonanzweges an einen Teilpunkt des ersten Ab- Stimmkreises gebildet wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Gegenkopplungswege, welcher zur bevorzugten Übertragung der erwünschten ^9S Frequenz dient (beispielsweise SpUIeL₁, durch M und L₀ gekoppelt mit Kreis L₂ C₂, welcher durch L₄ und C₅ gekoppelt ist mit Kreis L₃ C₃ ^-), zwischen Erde und Gitter, der andere zur Unterdrückung der '<"> Spiegelbildfrequenz dienende Kopplungsweg (beispielsweise Spule L₁, durch M und L₀ gekoppelt mit Kreis L₂ C₂, Kopplung auf L₁₃, L₉) zwischen Erde und Kathode der nachfolgenden Röhre angeschlossen ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, falls der gewünschte Empfangsbereich in zwei Teile zerfällt, beispielsweise in den Bereich "■» von 1500 bis 550 kHz und von 350 bis 150 kHz, die durch einen nicht gewünschten Frequenzbereich getrennt sind, die Antenne fest auf eine Frequenz zwischen den beiden Frequenzbereichen, also b'eispielsweise auf 450 kHz, abgestimmt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen