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Schaltungsanordnung, insbesondere zur Selbstabstimmung oder Fernsteuerung
Es ' ist bereits bekamt, bei EmpfängeYneine Selbstabstimmung dadurch zu erzielen,
daß die empfangene und gegebenenfalls in - eine Zwischenfrequenz umgewandelte Schwingung
einer Schaltungsanordnung zugeführt wird, welche eine j e nach dem Sinn .der Verstimmung
positive :bzw. negative Gleichspannung erzeugt. Diese Gleichspannung wird zur Nachstimmung
des Empfängers in der .einen bzw. in der anderen Richtung in der Weise benutzt;
.daß die ursprüngliche Verstimmung-ausgeglichen wird. Im Falle eines Überlagerungsempfängers
kann diese Schaltungsanordnung zwei fest abgestimmte, und zwar nach je einer
Seite gegen den Sollwert der Zwischenfrequenz verstimmte Kreise enthalten.
Die Schaltung kann aber auch im Hochfrequenzteil liegen, so -daß die Empfangsschwingung
ihr- unmittelbar zugeführt wird. Ihre Kreise müssen dann abstimmbar und mit den
Abstimmitteln des Empfängers gekuppelt sein. 'Man hat bekanntlich auch vorgeschlagen,
derartige Anordnungen zur Fernsteuerung zu verwenden. Besonders in diesem Falle
kann es leicht vorkommen, daß der Schaltungsanordnung nicht nur die Senderschwingung
zugeführt wird, auf die die Selbstabstimmung erfolgen soll, sondern auch noch die
Schwingungen irgendwelcher unerwünschter Sender. Es ist zwar schon vorgeschlagen
worden, den gewünschten Sender durch eine bestimmte festgelegte Modulationsfrequenz
zu kennzeichnen . und ihn dadurch von anderen - Sendern unterscheidbar zu machen.
In diesem Falle kann man die Abstimmittel über .den zu untersuchenden Bereich periodisch
pendeln lassen und die periodische Abstimmungsänderung nur dann unterbrechen, wenn
diese vorbestimmte
Modulationsfrequenz im Niederfrequenzteit des
Empfängers auftritt. Gleichzeitig wird dann eine selbsttätige Scharfabstimmung wirksam
gemacht. Aber auch. dann kann es vorkommen, daß in den Wirr kungsbereich der selbsttätigen
Schärfabstim--" mung neben der gewünschten Schwingung noch andere frequenzmäßig
benachbarte Schwingungen einfallen.
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Es kann also nach Abb. i innerhalb des Frequenzbereiches, in dem eine
durch die ausgezogene Kurve angedeutete Regelspannung entsteht, nicht nur der gewünschte
Sender der Frequenz fo, sondern auch noch ein unerwünschter Sender der Frequenz
f 1 liegen. Es besteht dann die Gefahr, daß der unerwünschte Sender den Empfänger
zu sich herüberholt oder zumindest die Scharfabstimmung auf den gewünschten Sender
etwas zu sich hin verschiebt. Diese Gefahr tritt besonders dann auf, wenn man etwa
in bekannter Weise unter Verwendung von Filtern der Regelspannungskurve eine solche
Form gibt, wie sie in Abb. i durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.
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Es besteht also die Aufgabe, bei Vorhandensein mehrerer einander überlagerter
Wechselspannungen am Eingang des Erzeugers für die Nachstimmregelspanrung und bei
Kennzeichnung der einzigen erwünschten Wechselspannung durch eine vorbestimmte Modulationsfrequenz
eine Regelspannung zu bilden, die nur von der Frequenzabweichung der erwünschten
Wechselspannung abhängt.
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Vorausgesetzt ist bei der Erfindung das Vorhandensein mehrerer einander
überlagerter Wechselspannungen und die Kennzeichnung der erwünschten Wechselspannung
durch eine vorbestimmte Modulationsfrequenz. Nach der Erfindung wird aus der in
üblicher Weise (z. B. mittels gegensinnig gegen die erwünschte. Wechselspannung
_ verstimmter Schwingungskreise mit je einem Gleichrichter) erhaltenen Regelspannung
die Modulatonsfrequenz gewonnen und zusammen mit derselben, jedoch durch Gleichrichtung
der erwünschten Wechselspannung in einem besonderen Gleichrichter erhaltenen und
gesiebten Modulationsfrequenz zur Regelung in der Weise wirksam gemacht, daß bei
einer Phasenumkehr der aus der Regelspannung gewonnenen Modulätionsfrequenz sich
auch der Regelungssinn umkehrt.
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Zweckmäßig werden die auf die beiden Arten gewonnenen Modulationsfrequenzen
miteinander moduliert und der Gleichstrommittelweit des Modulationsproduktes zur
Regelung verwendet.
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Bei Anwendung der Erfindung heben sich alle Regelspannungsanteile
heraus mit Ausnahme derjenigen, die von der erwünschten, mit der kennzeichnenden
Modulationsfrequenz (Kennfrequenz) modulierten Schwingung herrühren. Dies sei an
Hand der Abb.2 er-@äutert. Es sei zunächst angenommen, daß Nazi Eingang des Nachstimmspannungszeugers
nur die etwas verstimmte, mit der Kennfrequenz modulierte Schwingung des gewünschten
Senders vorhanden ist. Die Ausgangsgleichspannung dieser Schaltungsanordnung hat
daher bei üblicher Schalung den in Abb.2a angedeuteten Verlauf. Die Gleichspannung
hat also eine bestimmte Richtung und ist mit ,der Kennfrequenz moduliert. Bei Verstimmung
nach der anderen Seite Würde sich die punktiert gezeichnete Kurve ergeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht nun darin, daß man die
Spannung nach je einer halben Periode der Kennschwingung, und zwar in den Augenblicken,
in denen die Spannung durch ihren Mittelwert geht, umpolt und den Mittelwert der
entstehenden Impulsfolge bildet. Diese Mittelwertbildung wirkt praktisch wie eine
Doppelweggleichrichtung nur der Kennfrequenz, wie unten noch erklärt wird. Man bildet
- mathematisch gesprochen - den Mittelwert der Spannung in den Zeiten von t1 bis
t. und von t3 bis t4 usw. und zieht davon den Üittelwert der Spannungen in den Zeiten
t2 bis t3 und -t4 bis t5 üsw. ab. Man erhält in diesem Falle eine resultierende
positive Spannung, wie die ausgezogene, Kurve in Abb. 2b darstellt. Im Falle der
Verstimmung nach der anderen Seite resultiert eine negative Gleichspannung, welche
durch die gestrichelte Linie in Abb. 2b wiedergegeben wird. Weicht dagegen die Umschaltfrequenz
von der Modulationsfrequenz ab, wie in Abb. 2c dargestellt, so ist ohne weiteres
ersichtlich, daß die Umschaltung und die Mittelwertbildung - zumindest über längere
Zeiten -hinweg - als resultierende Spannung den Wert Null ergeben muß. Man braucht
also nur dafür zu sorgen, daß keiner der unerwünschten Sender mit der kennzeichnenden
Mudulationsfrequenz des erwünschten Senders moduliert ist.
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EinAusführungsbeispiel derErfindung zeigt Abb.3. Das ankommende Gemisch
hochfrequenter Schwingungen wird über den Transformator T einer an sich bekannten
Gegentaktgleichrichteranordnung zugeführt, welche zwei gegensinnig gegen einen Mittelwert,
der mit der Frequenz der erwünschten Schwingung in Übereinstimmung zu bringen ist;
verstimmte Kreise 1(1 rund 1(2 und zwei Dioden Dl und D2 besitzt. Zwischen den kathodenseitigen
Enden der Belastungswiderstände R, und R2, die für die Hochfrequenz, aber nicht
für die kennzeichnende Modulationsfrequenz kapazitiv überbrückt sind, entsteht dann
in üblicher Weise eine Regel-
Spannung, die von sämtlichen Sendern
herrührt, deren Frequenz in den Abstimmbereich der Kreise K1 und K2 (vgl. Abb. r)
hineinreicht.
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Das empfangene Schwingungsgemisch wird über den Transformator T außerdem
einexü auf. die Mittelfrequenz abgestimmten Kreis K zugeführt und durch die Diode
D gleichgerichtet. Parallel zum Belastungswiderstand liegt ein Kondensator
C sow ie @ eine Reihenschaltung eines Kondensators C" und einer Spule L mit
Eisenkern. Die Größen der -Kondensatoren und der Spulen sind so gewählt, daß sie
einen auf die Kennfrequenz abgestimmten Kreis bilden. Die Spule L wirkt auf einen
Magneten 111; der von einer schwingenden Feder F getragen wird, so daß diese, die
mechanisch genau auf die Kennfrequenz abgestimmt ist, zu Schwingungen in der Kennfrequenz
erregt wird. Die Feder trägt ferner die beiden beweglichen Kontakte eines doppelpoligen
Umschalters U, dessen feste Pole an die -beiden. kathodenseitigen Enden der Belastungswiderstände
R, und R2 angeschaltet sind. Die beiden beweglichen Kontaktpole des Umschalters
sind mit den Eingangsklemmen eines Differentialrelais DR verbunden, welches je nach
Überwiegen der positiven oder negativen Erregung einen mit den Abstimmitteln des
zu steuernden Hochfrequenzgerätes (uüd gegebenenfalls auch mit den Elementen der
Kreise KI, K2 und K) gekuppelten Motors !11 auf Rechts- oder Linkslauf schaltet.
In der einen Halbschwingung der kennzeichnenden Modulationsschwingüng ist daher
die obere Eingangsklemme de§ Differentialrelais mit der Kathode von D1 und gleichzeitig
die untere Eingangsklemme mit der Kathode von D2 verbunden, während in der anderen
Halbschwingung die umgekehrten Schaltverbindungen vorhanden sind. Das Differentialrelais
muß mit hinreichend großer Trägheit arbeiten, so daß nur der Mittelwert der aufeinanderfolgenden
Impulse wirksam wird. Die richtige Phase der Erregung und damit der Umschaltung
(entsprechend Abb. 2a) kann durch Wahl der Größen von C', C" und
L erzielt werden.
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Diese an Hand der Abb. a und 3 beschriebene Umschaltung mit einem
doppelpoligen Umschalter läßt sich als eine Modulation der aus der Regelspannung
gewonnenen Modulationsfreqwenz durch die mittels :eines besonderen Gleichrichters
erhaltene Modulationsfrequenz auffassen. Diese Modulation wirkt praktisch wie eine-
Doppelweggleichrichtung nur für die Kennfrequenz. Durch Anwendung der doppelpoligen
Umschaltung wird die Regelgleichspannung in Abb.3 unwirksam, da ihre Wirkung bei
der Umpolung mittels des Schalters im Mittel aufgehoben wird. Es wird also tatsächlich
-nur mit der kennfr equenz geregelt.
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Eine derartige mechanische Umschaltung empfiehlt sich insbesondere
dann, wenn die kennzeichnende Modulationsfrequenz verhältnismäßig niedrig ist. Bei
höheren Kennfrequenzen ist eine elektrische Umschaltung mittels Röhren zweckmäßiger.
Dies kann etwa dadurch bewirkt werden, daß die in üblicher Weise gewonnene Regelspannung
(also -die Spannung zwischen den Kathoden der Dioden Dl und D2 in Abb. 3) gleichzeitig
den Gittern zweier ausgangsseitig im Gegentakt geschalteter Verstärkerröhren zugeführt
wird, von denen in der einen Halbphase der Modulationsschwingung die~ eine Röhre
und in der anderen Halbphase. der Modulationsschwingung die andere im wesentlichen
gesperrt ist. Der Vorgang läuft dann im wesentlichen auf eine Mischung der in üblicher
Weise gewonnenen Regelspannung mit der herausgesiebten Kennfrequenz heraus. Es kann
auch die -Regelspannung den Steuergittern der Gegentaktröhren gegenphasig und die
zur Verstärkungsänderung dienende Spannung gleichphasig zugeführt werden.
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Eine derartige Anordnung zeigt Abb. q.. Der vordere Teil des dargestellten
Schaltbildes entspricht demjenigen der Abb. 3. Parallel zum Belastungswiderstand
der die Kennfrequenz erzeugenden " Diode D liegt neben einem kleinen Überbrückungskondensator
für die Hochfrequenz die Reihenschaltung eines Blockierungskondensators Ch und eines
auf die Kennfrequenz scharf abgestimmten Parallelkreises LC. Die Kathoden der Dioden
Dl und D2, an denen die übliche Regelgleichspannung entsteht, sind über die Blockierungskondensatoren
C/,1 und Ch2 sehr großer Kapazität mit den Steuergittern der ausgangsseitig im Gegentakt,
geschalteten Verstärkerröhren V1 und V2 verbunden. Zwischen den Anoden dieser Röhren
kann unmittelbar der Verstellmoto:r 111o für die Abstimmung liegen. Zwischen den
Steuergittern liegt ferner ein ebenfalls auf die Kennfrequenz abgestimmter Kreis
L', C'. Der Kreis LC ist zwischen den Mittelabgriff der Spule L' und die geerdete
Kathodenrückleitung eingeschaltet. Auf diese Weise wird .die herausgesiebte Kennfrequenz
den Steuergittetn gleichphasig, die der Regelgleichspannung überlagerte Wechselspannung
derselben Kennfrequenz den, Steuergittern gegenphasig zugeführt. Die Spannung an
L ist dabei gleichphasig zu der Spannung an der einen Hälfte von L' (z. B. der oberen)
und gegenphasigan der anderen Hälfte von L' (auf der unteren). Dabei ist ein bestimmter
Verstimmungssinn vorausgesetzt. Kehrt sich der Verstimmungssinn um, , so springt,
wie aus
A bb. z ersichtlich, die Phase der der Regel-Bleichspannung
überlagerten Wechselspannung um i8o°, und die Spannung an L ist nunmehr gleichphasig
zu der Spannung an der unteren Hälfte der Spule L'. Wenn die Röhren V1 und L'2 als
Anodengleichrichter geschaltet sind, würde im ersteren Falle die Anode der Röhre
T12, im zweiten Falle die Anode der Röhre T11 ein höheres positives Potential als
die andere Anode besitzen.
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An Stelle einer additiven Mischung im Gegentakt kann auch die multiplikative
Mischung- treten, wobei auf eine Gegentaktanordnung verzichtet werden kann. Eine
derartige Schaltung zeigt Abb. 5. Bei dieser wird zur Mischtang eine Hexode V benutzt;
deren erstem Steuergitter S1 die der Regelgleichspannung überlagerte Wechselspannung
und deren zweitem Steuergitter S2 die an dem auf die Kennfrequenz abgestimmten Parallelkreis
LC im Ausgang der Diode D auftretende Wechselspannung der Kennfrequenz zugeführt
wird. Die Motorwicklung liegt zwischen der Anode und einem Abgriff der Anodenspannungsquelle
O, welcher so gewählt ist, daß bei fehlender Empfangsschwingung kein Strom durch
den Motor fließt. Je nach dem Sinn der Verstimmung sind die Spannungen an den Gittern
3l und S2 gleichphasig oder gegenphasig. In einem Falle bekommt man ein Sinken der
Anodengleichspannung, im anderen Falle ein Steigen der Anodengleichspannung gegenüber
dem Ruhewert. Es muß dafür Sorge getragen werden, daß möglichst nur gerade Kennlinienteile
ausgesteuert werden.
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Abb. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der
ein Ferrarismotor mit zwei um 9o° gegeneinander versetzten Spulenpaar en ,S1, Si
und S2, S'2' verwendet wird. Parallel zum Belastungswiderstand der Diode D liegt
einerseits der Kondensator C3 und andererseits die Reihenschaltung des Blockkondensators
C4 und die Spulen S1 und S1'. Zwischen den Kathoden der Dioden Dl und D2 liegt in
entsprechender Weise einerseits ein Kondensator C4, andererseits die Reihenschaltung
des Kondensators C5 und die Spulen S2 und Die Kondensatoren und die Spulen sind
so zu wählen, daß jedes Spulenpaar in einem auf die Kennfrequenz abgestimmten Kreis,
und zwar die eine in einem Reihenkreis und die andere in einem Parallelkreis, liegt.
Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß der Kondensator C3 sehr klein
gemacht wird, so daß er nur zur Aussiebung der Hochfrequenz dient und C4 zusammen
mit 3l und S,' auf die Kennfrequenz abgestimmt wird (Reihenkreis). Gleichzeitig
muß der Kondensator Cs so großgemacht werden, daß er lediglich eine Gleichspannungsblockierung
bewirkt, während der Kondensator C5 mit den Spulen S2, S2' einen auf die Kennfrequenz
abgestimmten Parallelkreis bildet. Die Wechselspannungen der Kennfrequenz sind dann
an beiden Spulenpaaren um 9o° gegeneinander verschoben, so daß auf die Rotorscheibe
ein Drehmoment ausgeübt wird. Dies Drehmoment kehrt sich beim Durchgang durch die
Verstimmung Null um, da gleichzeitig die Phase der der Regelspannung zwischen den
Kathoden von Dl und D2 überlagerten Wechselspannung umspringt.
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An Stelle der Dioden D, Dl und D2 können natürlich auch als Gleichrichter
geschaltete Verstärkerröhren vorgesehen werden, oder es kann vor der Mischung eine
Verstärkung durch Röhren oder auch durch Hochvakuumöder Gasentladungsröhren stattfinden.