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Schaltungsanordnung zur Anodenspannungsmodulation eines Senders mit
Gegentakt-B-Verstärker mit Ausgangstransformator als B-Modulator Um Anodenspannungsmodulation
eines Senders mit gutem Wirkungsgrad durchzuführen, z. B. bei Anoden-B-Modulation,
wird als Modulator ein aperiodischer Gegentakt-B-Verstärker verwendet. Da dieser
auf einen unsymmetrischen Ausgang arbeitet, 'wie aus der üblichen Schaltung des
B-Mbdulators (Abb. i) zu, ersehen ist, muß zwischen der Primär- und Sekundärwicklung
des Ausgangsüb:ertragers B, des sogernannten Modulationstransformators, eine Abschirmung
angeordnet werden.
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Da der Transformator wegen des großen Frequenzbereiches,, z. B. 3o
bis ioooo Hz, zwischen der Primär- und Sekundärwicklung eine sehr kleine Streuung
haben muß und da außerdem wegen des B-Betriebes zwischen den beiden Primärhälften
die Streuung klein sein soll und außerdem die Eigenkapazität einen bestimmten Wert
nicht überschreiten darf, muß die Gleichstrommagnetisierung vorn Kern ferngehalten
werden, wenn seine Abmessungen nicht übertrieben groß ausfallen sollen. Der Anodengleichstrom
der modulierten Senderstufe wird daher durch einen Block 3 von B abgehalten und
über eine Drossel C dem Sender zugeführt.
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Es ist jedoch bereits eine Konstruktionsart des Modulationstransformators
vorgeschlagen worden, bei der trotz der Unsymmetrie auf die Abschirmung und im Zusammenhang
damit auf die Drossel C verzichtet werden kann. Das ist die in Abb. a schematisch
dargestellte Kreuzwicklung der Transformatorteilwicklungen
:
x x ist die Achse des einen, x' x' die Achse des anderen Eisenkernschenkels.
Die Wicklung besteht je Schenkel aus beispielsweise fünf Röhrenspulen a,
b, c, d, e bz"-. ca', b', c', d', e', die, wie weiter unten angegeben,
miteinander verbunden sind. Pr, P. sind dimit den Anoden der Modulatorröhren i,
verbundenen Primärklemmen, 1IB der zum Anodenblock d. (Abb. i ) führende Mittelpunktsabgriff;
S1, S.2 sind die Sekundärklemmen des Transformators, der in bekannter "reise gemäß
Abb. 3 eingeschaltet ist. Zu der an Pf angeschalteten Wicklungshälfte gehören die
Teilwicklungen a, c' und e. Zu der an P. angeschalteten Wicklungshälfte gehören
die Teilwicklungen a', c. e'. Die Sekundärwicklung besteht aus den zwischen
die Primärteilwicklungen geschachtelten Teilwicklungen b', (r, d' und
b.
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Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die kapazitive Symmetrie des Transformators
bei hohen Tonfrequenzen nicht immer ausreichend ist. Dann treten bei hohen Tonfrequenzen
Spannungsverzerrungen auf. Auch bei cler Schaltung nach Abb. i können stärkere Verzerrungen
auftreten, wenn die Streuung zwischen den beiden Hälften der Primärwicklung des
Transformators B nicht klein genug ist. Eine sehr kleine Streuung ist deshalb nicht
zu erreichen, weil eine verhältnismäßig kleine Wicklungskapazität vorgeschrieben
wird. Um sie trotz. der Abschirmung zwischen Primär- und Sekundärwicklung nicht
zu überschreiten, müssen die Teilwicklungen genügend großen Abstand voneinander
haben, . was streuungsvergrößernd wirkt.
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Um -die Verzerrungen, die sich bei beiden bekannten Schaltungsanordnungen
einstellen (durch die nicht genügend klein zu haltende Streuung beim Transformator
D in Abb. i bz«-. durch die kapazitive Unsymmetrie in Abb. 3), zu vermeiden,
werden gemäß ,der Erfindung die bei der Anod:en:spannungsmodulation eines Senders
mit Gegentakt-B-Verstärker mit Ausgangstransformator als B-Modulator durch die Arbeitsweise
des Verstärkers bedingten Oberschwingungen der Anodenströme der Modulatorröhren
dadurch vom Transformator D ferngehalten, daß zwischen den beiden Anoden der Gegentakt-B-Verstärkerröhren
eine Drossel liegt, deren Mitte mit dem Kathodenpunkt der Röhren verbunden ist und
die gegen den Durchfluß des Anodengleichstromes abgeblockt ist oder deren Hälften
im entgegengesetzten Sinne vorn AnodengIeichstrom durchflossen werden, und daß die
beiden zu je einer Röhre gehörenden Wicklungshälften der Drossel sehr fest miteinander
gekoppelt sind.
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Es ist bereits bekannt, -bei Gegentakt-A-Verstä rkern eine Drosselspule
vorzusehen, deren Enden mit den beiden Ario len der beiden Röhren und deren Mitte
mit dein Kathodenpunkt über die Anocknbatterie verbunden sind. Diese Drossel hat
die Aufgabe, clen für die Anode benötigten Gleichstrom bei Abriegelung des Wechselstromes
durchzulassen, damit der Ausgangstransformator vom Gleichstrom entlastet wird. Ein
Abblocken dieser Drossel würde daher die mit der älteren Anordnung erstrebte ZVirkung
unterbinden. Weiter ist vorgeschlagen «worden, eine Drossel in den Längsweg zu legere,
um die Streuinduktivität zu beeinflussen. Diese Drossel wird bei der älteren Anordnung
von dem Nutzstrom durchflossen. während bei dem Gegenstand der Erfindung die Querdrossel
an der :Nutzspannung liegt. Die ältere Anordnung hat die Aufgabe, lineare Verzerrungen
zu unterdrücken, während bei der Erfindung nichtlineare Verzerrungen beseitigt werden.
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An Hand der Abb.,l. und 3, die Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
zeigen, soll dieser näher erläutert werden. Bei den Schaltungsbeispielen nach diesen
Abbildungen wird der Anodengleichstrom der llodulatorröhre über die Drossel .4 geleitet.
Er fließt Tiber die Mitte der Wicklung -II,i gegensinnig durch -beide aI <-ei
und ZI 4 <-i.. An die Enden der @Vicklung «-erden einmal die Anoden der
Röhren i, 2 angeschlossen und dann die Primarklemmen Pr, P.2 des Transformators
D. Die beiden Wicklungshälften der Drossel _-i sind miteinander sehr fest gekoppelt.
Das läßt sich in einem so starken Maße durchführen, wie es beine Transformator B
in Abb. i oder 3 technisch nicht erreicht «erden kann. Dies ist aus folgender Betrachtung
zu ersehen: Beim Transformator B nach Abb. i ist zwar der Kern praktisch nicht vormagnetisiert.
also seine Permeabilität hoch. Dafür liegen aber zwischen den Teilspulen der Prini;iiwicklung
Teilspulen der Sekundärwicklung und Abschirmungen. Dadurch wird so«volil die Kapazität
groß als auch die Streuung zwischen den Primärhälften. Beim Transformator B nach
den Abb. 2 und 3 fehlt zn-.ir die Abschirmung zwischen den Teilwicklungen, wodurch
die Abstände an sich verringert «-erden, dafür ist der Kern gIeiclistromvormagnetisiert,
was eine höhere Wendungszahl verlangt und damit eine höhere Streuung zwischen den
Primärhälften bedingt. Demgegenüber hat man bei der Drossel <3 nach Abb. q. und
3 folgende Vorteile: Es folgt unmittelbar auf eine Teilwicklung der einen Primärhälfte
eine Teilwicklung der anderen Primärhälfte. Der Abstand zwischen ihnen wird nicht
durch sekundäre Teilwicklungen und durch die Abschirmung vergrößert.
Außerdem
hebt sich die Wirkung der gegensinnig fließe rnden Gleichströme auf, so daß der
Kern praktisch nicht vormagnetisiert ist.
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Die Wirkungsweise der' neuen Schaltung nach den Abb. 4 und 5 ist folgende:
Der Anodenstrom der Modulatorröhre i, der angenähert in Abb. 6 a dargestellt ist,
teilt sich in zwei Teile.: Der Gleichstrom und sämtliche höheren Harmonischen des
Stromes (Abb. 61a) fließen: durch die eine Wicklungshälfte A1 lflA der Drossel
A, die Grundharmonische des Wechselstromes (Abb. 6c) fließt durch den Modulationstransformator
B. Vom Anodenstrom der Röhret (Abb.6d) fließen Gleichstrom und die höheren Harmonischen
(Abb. 6 e) durch die Wicklungshälfte A2 IIA cler DrosselA, die Grundharmonische(Abb.
6f) durch den Mo dulationstransform,ator $. Von den Klemmen P1, P2 aus betrachtet,
verhält sich die Schaltung wie der Anodenkreis eines A-Verstärkers, denn der durch
den Transformator B fließende Strom enthält keine vom Anodenstrom der B-Verstärkerröhren
herrührenden geradzahligen Oberschwingungen. Die Daten dieses Teiles der Schaltung,
bestellend aus dem Transformator B und unter Umständen noch aus der Drossel C, brauchen
daher wie bei einem A-Verstärker nur mit Rücksicht auf den normalen vorgeschriebenen
Frequenzbereich, z. B. 3o bis io ooo Hz, gewählt zu werden.
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Aus der Größe der Belastung des Gegentakt-B-Verstärkers, dem inneren
Widerstand der Röhren und dem zulässigen Spannungsabfall bei tiefen Frequenzen (Frequenzkurv
e) ergibt sich die Mindestinduktivität des Anodenkreises. Diese betrage L H, Die
Aufteilung auf A, B, C in Abb.4 oder auf A
und B in Abb. 5 kann verschieden
erfolgen. In Abb. 4 kann man z. B. die Induktivität von A LA "=
3 L, die von. B LB = 3 L und die von C Lc
= 3 L machen, d. h. man kann allen einzelnen Teilen die gleiche Induktivität
geben. Man kann aber auch z. B. LA und LC größer als ZB machen. Im Sinne des Erfindungsgedankens
erzielt man jedoch eine noch bessere Wirkung, wenn man LA < ZB und LA
< LC macht. Eine sehr giinstige Aufteilung ist LA < LB
< LC, z. B. LA ='2 L, ZB = 3. L, LC = 6 L. Dann wird
die Streuinduktivität zwischen den Hälften von A auf sehr kleine Werte herabgedrückt
werden können, so daß sie nur '/,0 bis 1/5o der Streuinduktivität zwischen
den beiden Primärhälften des Transformators B (Abb. i) beträgt. Dann werden die
geradzahligen Harmonischen des Anodenstromes nahezu völlig kurzgeschlossen, so daß
keine merkliche Verzerrungsspannung durch sie erzeugt werden kann.
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Abb. 7 zeigt einen möglichen Spulenschaltplan einer solchen Mittelpunktdrossel
A (Abb. 4 und 5). Jede Wicklungshälfte Al IIA und lIA A, besteht im dargestellten
Ausführungsbeispiel aus zwei Röhrenspulena und b' bzw. a' und b, die in der
gezeichneten Weise auf die Sckenkel x .i- und _r' x' verteilt sind. x -i- bzw. stellen
die Kernachsen dar, während a, b, ä , b' die innerhalb der Schenkel
liegenden Querschnitte der Spulen bedeuten.
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Abb.8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Drossel A. Diese hat
eine andere Eigenkapazität wie die Drossel nach Abb.7. Wenn b und
b' etwa linksgängig gewickelt sind, ist der Wickelsinn von a und a'
rechtsgängig, d. 1i. allgemein gegensinnig.
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Ein besonderes Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 9. Für die geradzahligen
Harmonischen ist die Wicklungskapazität dieser Drossel sehr klein, falls die Kapazität
gegen Kern und Umgebung kleingehalten wird.
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Eine weitere Ausführung der Drossel A, bei der die Eigenkapazität
bezüglich der geradzahligen Harmonischen sehr klein ist, zeigen Abb. i o, i i und
12. Bei den beiden letzteren sind auch noch die Ausgleichströme vermieden, die bei
Abb. io zwischen a und b'
bzw. ä und b fließen können.
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Selbstverständlich kann. eine mehrfach unterteilte Wicklung verwendet
werden, um genügend kleine Streuung zu erzielen. Abb.13 zeigt ein Ausführungsbeispiel.
Die Teilw icklungen a, c, a', c' haben die halbe Windungszahl der
Teilwicklungen b, b'. Wünscht man für die geradzahligen Harmonischen eine geringe
Eigenkapazität, so kann man statt der Ausführung nach Abb. 13 die Ausführung nach
Abb. 14 wählen. Die Teilspulen a, c, d, f, ä, j,
a', c , d', f',
g', j' haben die gleiche Windungszahl. Die Spulen b, e, lL,
b', e', 1i haben untereinander ebenfalls die gleiche Windungszahl, aber die
doppelte einer der erstgenannten Spulen.
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Der Erfindungsgedanke, der durch die Abb.4, 5 und 6 grundsätzlich
erläutert ist, läßt eine Anzahl weiterer Schaltungen zu. So könnte beispielsweise
lIA, mit 114 (Mitte des Transformators B) verbunden werden. In der Schaltung (Abb.
15) liegt zwischen 11A und lIIB ein weiterer Blockkondensator 5. Der Anodengleichstrom
des B-Verstärkers wird über 1IB, die Mitte des Transformators B, geleitet;
die Drossel A bleibt gleichstromfrei, durch sie fließen nur die geradzahligen
höheren Harmonischen. In Abb.16 ist der Modulationstransformator des B-Modulators
als Spartransformator ausgebildet. Der Blockkondensator 5 kann auch weggelassen
werden.
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Abb.17 zeigt wieder eine andere Schaltung eines B-Modulators gemäß
der Erfindung. Der gesamte Anodengleichstrom des odulators
und
Senders wird der Mitte 117A der Drossel A zugeführt. Zwischen die Klemmen A1 und
P1 wird ein Widerstand 6. gelegt, der gleich ist dem Wicklungswiderstand zwischen.P2
und P, Dann ist der Widerstand des Zweiges MA A1 P1 gleich dem Widerstand des Zweiges
MA A2 P2 P1. Der Anodengleichstrom des Senders fließt also zur Hälfte über MAAl
und 6 und zur Hälfte über MAA2 und P2 P1. Durch die Drossel A fließt also neben
dem Anodengleichstrom der Modulatorröhren noch der Anodengleichstrom der modulierten
Senderstufe, jedoch aufgeteilt auf beide Wicklungshälften und gegensinnig, so daß
der Kern der Drossel A keine Gleichstrommagnefisierung erfährt.
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Wenn in der Schaltung nach Abb..l vermieden werden soll, daß infolge
einer Gleichstrompotentialdifferenz zwischen Al und 42 ein Gleichstrom durch die
Primärwicklung des Transformators B fließt, kann man ihn z. B. durch den Kondensator
7 nach Abb. 18 ; blockieren.
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Das Ausführungsbeispiel der Abb. 19 zeigt in einer anderen
Form besonders deutlich die Anwendung des Erfindungsgedankens. Der Anodengleichstrom
wird über zwei Drosseln D und E, die auch einen gemeinsamen Kern haben können, den
Röhren i und 2 zugeführt. Durch die Blockkondensatoren 8 und 9 wird .der Gleichstrom
vom Anodenkreis ferngehalten. Der MittelpunktMA der Drossel A ist unmittelbar mit
dem K-Punkt der Röhren verbunden. Durch die Drossel <1 fließen lediglich die
geradzahligen Harmonischen des Anodenstromes, durch den Transformator B nur die
Grundharmonische.