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Einrichtung zur Änderung der Kopplung zweier abgestimmter Stromkreise
Es ist bekannt, Spulen mit .ferromagnetischem Kern. durch Änderung der Vormagnetisiei-ung
in ihrem Induktionswert zu verändern. Derartige veränderliche Induktionen wurden
verschiedentlich zum Zwecke der Kopplungsänderung angewendet. Für viele Fälle bedeutet
es aber einen Nachteil, daß gleichzeitig mit :der Kopplungsänderung eine empfindliche.
Abstimmungsänderung .auftritt, Es wurde deshalb auch bereits vorgeschlagen, durch
Anwendung einer Brückenanordunrig diesen Nachteil zu beseitigen.
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Werden jedoch durch eine solche Brücke Kreise miteinander gekoppelt,
welche nicht auf gleiche Frequenz abgestimmt sind, so treten hierbei trotz Anwendung
einer Brücke Verstimmungen auf, da die Blindwiderstände bei Störung des Brückengleichgewichtes
erhebliche Verstimmungen ergeben können.
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Bei den erfindungsgemäßen Einrichtungen. werden diese Nachteile vermieden.
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Ein Hauptanwendungsgebiet für die hier zu beschreibenden veränderlichen
Kopplungseinrichtungen ist beispielsweise, die- Lautstärkenregelung in .Verstärkungsgeräten.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Selektivitätsregelung. . -Da
aber, wie bereits. eingangs erwähnt,. eine Verstimmung oft nachteilig wirkt und
bei zwei miteinandergekoppelten -Kreisen auch eine Verstimmung in ,dein unveränderten
Kreis eintritt,. wenn der mit ihm gekoppelte Kreis verstimmt wird, so kann es sich
empfehlen, an Stelle nur eines verstimmbaren Kreises deren zwei anzuwenden, von
denen ein Kreis nach einer Richtung des Frequenzspektrums, der andere nach der anderen
Richtung des Frequenzspektrums verstimmt wird. Da die Beeinflussung dieser beiden
verstimmbaren Kreise in bezug auf den dritten zu koppelnden Kreis dann im gegenläufigen
Sinn erfolgt, bleibt die resultierende Verstimmung praktisch unverändert.
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Ein Ausführungsbeispiel .des Erfindungsgedankens ist in Abb. r gezeigt.
Es ist hier ein dreischenkliger Kern aus ferromagnetischem Material unfergebracht,
der .drei verschiedene Spulen bzw. .Spulengruppen trägt. Die Spulen i, 2 gehören
einem abstimmbaren Schwingungskreis an, der beispielsweise an eine als Gleichrichter
wirkende Röhre angeschaltet sein kann. Diesebesden Spulen seien so, gewickelt, daß
sie in bezug auf das Feld im Spulenkerri hintereinandergeschaltet sind. Das durch
sie erzeugte Feld durchsetzt also im wesentlichen den mittleren Schenkel des Transformators
nicht. Auf dem mittleren Schenkel sei nun eine Spule angebracht, welche von den
hochfrequenten Anteilen des Anodenstromes irgendeines Hochfrequenzverstärkers, an
.die der Schwingungskreis i, 2 angeschlossen sein möge,. durchflossen wird. Solange
nun die
Induktion an den beiden symmetrisch liegenden Teilen -des
Dreischenheltransformators I und II gleichmäßig ist, wird überhaupt keine Wirkung
eintreten, da der Schwingungskreis gegen .die Spule in diesem Zustand entkoppelt
ist. Der Kern aus ferromagnetischem Material oder die Schwingungskreisspule möge
nun so dimensioniert sein, daß diese vollkommen gegenseitige Entkopplung dann eintritt,
wenn in -den einander entgegengeschalteten Windungen 3, 4., welche vom Gleichstromanteil
z. B. einer Demodulationsröhre durchflossen werden, eine normale Stromstärke herrscht.
Sinkt die Lautstärke unter dieses gewünschte Maß, so möge durch die mangelnde Vormagnetisierung
durch die zwei einander entgegenwirkenden Spulen 3, 4 die Symmetrie in den beiden
magnetischen Kreisen I, 1I so gestört werden, daß nun eine Kopplung zwischen dem
Schwingungskreis i, 2 und der Spule 5 eintritt, und zwar soll die Kopplung in dem
Sinne wirken, daß die Spule 5 verstärkend wirkt. Wird jedoch die Feldstärke der
empfangenen Schwingung sehr groß, so daß der Anodenstrom in der Gleichrichterröhre
stark ansteigt, so wird die Symmetrie der Anordnung in umgekehrter Richtung verschoben,
und es wirkt nun die Spule 5 als zusätzliche Dämpfung, setzt also die Lautstärke
durch Neutralisierung herab. Voraussetzung für diese Wirkung ist natürlich, .daß
von vornherein, d. h. ohne Wirkung der Spulen 3, q., eine Asymmetrie zwischen den
Kreisen i, 2 vorhanden ist und daß diese Asymmetrie bei steigendem Gleichstrom in
den Spulen 3, 4 allmählich aufgehoben wird und bei weiter steigendem Strom in den
Spulen 3, 4 zu einer Asymmetrie in umgekehrter Richtung führt. In dieser Anordnung
wird durch gegenseitige Kompensation der Wirkung in .den Spulen i und 2 keine Veränderung
der Abstimmung bei Vornahme einer Kopplungsänderung bewirkt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine automatische Kopplungsänderung
sei in Abb. 2 gegeben. I ist hier der Eingangskreis einer solchen Kopplungseinrichtung,
während II der Ausgangskreis ist. Es kann also beispielsweise die Anordnung als
Transformator zwischen zwei abgestimmten Hochfrequenzverstärkerstufen o. dgl. dienen.
Wie man sieht, besitzt der Transformator drei Windungsgruppen, nämlich eine Spule
i, welche an den Eingangskreis angeschlossen ist, dann eine in der Mitte angezapfte
Spule 2, von der der Ausgangskreis -so abgenommen ist, daß bei symmetrischer Anzapfung
der Spule keine Schwingungsenergie nach dem Ausgangskreis gelangen könnte, und fernerhin
eine dritte zweiteilige Wicklung 3, 4, welche von dem Gleichstromanteil der Demodulationsröhre
durchflossen wird. Man kann nun auch hier wieder die Anzapfung an der Spule 2 V011
vornherein asymmetrisch wählen oder den Massekern asymmetrisch ausgestalten oder
beides, so daß normalerweise ohne Gleichstrom in den Wicklungen 3, 4. bzw. bei nur
einem geringen Stromanteil eine starke Asymmetrie vorhanden ist und dadurch ein
wesentlicher Teil der bei I eingeführten Leistung bei II abgenommen werden kann,
während bei steigender Vormagnetisierung durch die Spulen 3, 4. die Asymmetrie nach
und nach aufgehoben wird und schließlich die Brücke bzw. das Differenzialsystem
sich bei sehr starker Vormagnetisierung allmählich derAbgleichung nähert, so daß
damit der Stromanteil, der nach II abgegeben wird, immer geringer wird.
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Der große Vorteil derartiger Lautstärkenregelungseinrichtungen liegt
darin, daß man ohne besondere Röhren eine Veränderung der Lautstärke erreichen kann,
die bei inelirkreisigen Geräten, also z. B. -bei mehrstufigen Verstärkern, wo eine
Regelstufe vor jeder Verstärkerröhre angeordnet sein kann, die Wirkung bei den einzelnen
Röhren multipliziert, was eine Regelung in sehr weiten Grenzen erreichen läßt.
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Soll bei steigendemAnodengleichstrom, der zur Vormagnetisierung verwendet
wird, oder einem anderen steigenden, zur Vormagnetisierung verwendeten Stromanteil
de Induktivität steigen, anstatt zu sinken, so läßt sich das einfach dadurch machen,
daß eine konstante Gleichstromvormagnetisierung durch permanente Magnete neben der
veränderlichen derart angeordnet wird, daß die veränderliche und feste Vormagnetisierung
einander entgegenwirken, wobei dann bei fallender veränderlicher Vormagnetisierung
die feste vorgesehene Vormagnetisierung keine Kompensation mehr findet und dadurch
zur Wirkung kommt. .
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Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird in Abb. 3
gezeigt. Hier ist I wieder der Eingangskreis einer zum Zwecke derLautstärkenregelung
veränderlichenKopplungsanordnung und II der Ausgangskreis. i und 2 seien normale
unveränderliche Selbstinduktionsspulen, während 3 und4zwei durch Vormagnetisierung
veränderliche Selbstinduktionen darstellen. Die Brückenanordnung mit den vier Widerständen
i, 2, 3, .4 sei nun von vornherein symmetrisch, d. h. wenn nur ,die Gleichstromvormagnetisierung
durch die Batterie 5 in den Spulen 3, 4 wirksam ist, also eine Vormagnetisierung
durch die in der Mitte angezapften Spulen 6-und 7 nicht vorhanden ist, dann befindet
sich die Brücke im Gleichgewicht. Tritt nun in den Spulen 6, 7 eine Vormagnetisierung
ein, so wird das Gleichgewicht der Brücke gestört, indem die
Selbstinduktion
der Spule auf .dem Kern 3 um ebensoviel erhöht wird, wie die Selbstinduktion im
Kern ¢ vermindert wird. Es wird dann in der Anordnung ein erheblicher Stromfluß
aus dem Eingangsteil I nach dem Ausgangsteil II stattfinden.'- Nun sei die Vormagnetisierung
der Kerne 3 und 4 durch die Spulen 6 und 7 auf folgende Weise bewerkstelligt: I)ie
beiden Röhren 8 und 9 stellen wieder Gleichrichter dar, die von einem Schwingungskreis
io erregt werden, der an den Ausgang .des Hochfrequenzverstärkers angeschlossen
sei. I und II sei die Verbindung zwischen zwei oder mehreren Stufen innerhalb dieses
Hochfrequenzverstärkers. Die Röhren 8 und 9 wirken nun als Gleichrichter, und es
ist in den vorliegenden Figuren der Übersichtlichkeit halber der zum Niederfrequenzverstärkergehende
Teil der Leitungen weggelassen und nur derjenige Teil der Leitungen des Anodenkreises
der Röhren 8 und 9 gezeigt, der Gleichstrom führt. Dabei können in diesem Teil ebenfalls
nicht gezeichnete Mittel vorgesehen sein, welche eine Aussiebung der Wechselstromkomponente
bewirken. Die beiden Röhren 8 und 9 sollen nun mit ziemlich verschiedenen Vorspannungen
arbeiten, und zwar sei die negative Vorspan= nung der Röhre 8 normal, so daß-sie
eben als normale Anodengleichrichterröhre wirkt, während die negative *orspannung
der Röhre 9 so groß.sei, daß sie nur bei erheblichen Amplituden in Funktion tritt.
Sobald nun die Signale sehr geringe Intensität haben, so daß man befürchten muß,
daß der wesentliche Teil des Gehörten nur aus stark wiedergegebenen Störungen besteht,
so wird infolge des geringen Anodengleichstromes der Röhre 8 und der Röhre 9 in
.den .Spulen 6 und 7 überhaupt kein nennenswerter Gleichstrom fließen, d. h. das
ursprünglich bestehende Brückengleichgewicht der Zweige i, z, 3, 4 wird nicht gestört,
und es wird fast keine Leistung von I auf II übertragen, also auch nicht die starken
Störgeräusche, die bei einem empfindlichen Empfänger- bei Einstellung auf größte
Lautstärke sonst immer störend vorhanden sind. Treten Signale mäßiger Lautstärke
auf, so steigt der Anodengleichstrom der Röhre 8, und es ist daher eine steigende
Magnetisierung in je einer Hälfte der -Spulen 6 und 7 vorhanden,, die, wie bereits
.erwähnt, in umgekehrten Sinn auf die Kerne 3 und 4 wirken, so daß in einem Kern
die von der Batterie 5 herrührende Vorinagnetisierung erhöht, im andern vermindert
wird, so daß also das Brückengleichgewicht gestört wird und eine gute Übertragung
der Energie vom Eingangskreis I auf den Ausgangskreis II erfolgt. Steigt die- Signalstärke
sehr erheblich an, so wird auch die Röhre 9 in Aktion treten; so daß dann, wenn
die Signalamplitude größer wird als die negative Vorspannung,der Röhre 9, diese
Röhre ebenfalls einen Anodengleichstromanstieg zeigt. Es wird infolgedessen sowohl
von der Röhre 8 «-ie auch von der Röhre 9 nun Anodengleichstrom. an die Spulen 6
und 7 geliefert. Da nun.. die beiden .Spulenhälften in den Spulen 6 und 7 einander
aber entgegenwirken, so wird dadurch, nämlich durch das gleichzeitige Arbeiten.
der Röhren 8 und 9 eine Vormagnetiaierung in den Spulen 6 und 7 wieder aufgehoben
und die Brücke wieder ausgeglichen, so daß nun wieder ein mit steigender Lautstärke
sich regelnder Betrag von Energie aus dem Eingangsgitter I nach dem Ausgangsgitter
II geliefert wird.
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Man sieht also, däß man hier wieder eine Anordnung besitzt, bei der
sowohl ein automatischer Fadingausgleich wie auch eine automatische Störungsbegrenzung
vorhanden sind.
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Die hier gezeichnete Spulenkombination kann -ebenfalls wieder in mehreren
Stufen eines ein- oder mehrstufigen Verstärkers angebracht werden, so daß eine Regelung
in sehr weiten Grenzen eintreten kann. Eine Vormagnetisierung der Hochfrequenzkerne
kann dadurch vorgenommen werden, daß man die Hochfrequenzkerne- nach Art der Drehspule
bei Drehspuleninstrumenten in ein äußeres Magnetsystem bringt.
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An Stelle der in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten,
durch eine Steuerspannung bzw.. einen Steuerstrom veränderlichen Induktivitäten
lassen sich nun -auch Kapazitäten verwenden, welche in ihrem Wert durch eine Steuerspannung
verändert werden können.
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Als einfaches Ausführungsbeispiel kann man sich hierbei einen nach
Art eines elektrostatischen Lautsprechers gebauten Kondensator vorstellen, bei dem
also einer. festen Elektrode sich mindestens eine bewegliche Elektrode gegenüber
befindet, die durch eine Richtkraft, z. B. die Eigenelastizität dieses zweiten Kondensatorbeleges,
in ihre Ruhelage zurückzukehren bestrebt ist.
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Wird eine Gleichspannung an die beiden Belege gebracht, so tritt infolge
der statischen Anziehung eine von der Größe der Spannung abhängige gegenseitige
Annäherung und damit ein entsprechender Kapazitätsanstieg ein.
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Da nun Abstimmungsänderungen und Kopplungsänderungen in Schwingungskreisen
in gleicher Weise durch Induktivitätsänderungen wie auch durch Kapazitätsänderunäen
bewirkt werden können, so kann man-in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
die veränderlichenInduktivitäten durch veränderliche Kapazitäten ersetzen.
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Man kann also in Empfangsgeräten auch mit Hilfe derartiger Anordnungen
eine von
Hand bediente oder automatische Selektivitätsregelung oder
eine Lautstärkenregelung vornehmen.