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Empfänger mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Schwundausgleich
Es ist bekannt, . bei Empfängern einen selbsttätigen Schwundausgleich dadurch zu
erzielen, daß man eine oder mehrere Verstärkerröhren mit exponentiellen Anodenstromgitterspannungskennlinien
vorsieht und den Steuergittern dieser Röhren Regelspannungen zuführt, die durch
Gleichrichtung der Empfangsschwingung entstanden sind.
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Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in den durch die Krümmung der
Arbeitskenn= Linie hervorgerufenen Verzerrungen, die sich insbesondere in der Erscheinung
der Kreuzmodulation äußern. Die Kreuzmodulation kann den ungestörten Empfang eines
schwach einfallenden Senders, dessen Wellenlängeneben der eines stärker einfallenden
liegt, trotz der an sich ausreichenden Trennschärfe der weiter vom Eingang entfernt
liegenden Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzverstärkerstufen unmöglich machen,
wenn nämlich bereits in den Eingangsstufen, wo noch beide Schwingungen vorhanden
sind, eine Kreuzmodulation eintritt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein selbsttätiger Schwundausgleich
auf wesentlich vorteilhaftere Weise -dadurch erreicht, daß eine Einrichtung zur
Gegenkopplung der Ausgangswechselspannung eines Verstärkerteiles des Empfängers
auf den Eingang dieses Verstärkerteiles in der Weise durch die Schwundregelspannung
steuerbar ist, daß bei größerer Eingangswechselspannung selbsttätig ein größerer
Bruchteil der Ausgangswechselspannung auf den Eingang in Gegenphase zurückgeführt
wird.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, in die Kathodenleitung einer oder
mehrerer Röhren einen oder mehrere Widerstände zu legen, die eine Gegenkopplung
bewirken und deren Wert durch die Gleichrichterausgangsspannung gesteuert wird.
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Es ist zwar bereits bekannt, ,die positive Rückkopplung selbsttätig
zu regeln. Bei einer solchen fehlt aber die Gewähr dafür, daß z. B. im Falle einer
selbsttätigen Schwundregelung im Hochfrequenzteil eines Empfängers die Röhren nicht
übersteuert -werden, da die Rückkopplung bestenfalls ganz wirkungslos gemacht «erden
kann. Bei der Gegenkopplung ist es dagegen grundsätzlich möglich, jede noch so hohe
Eingangsspannung durch hinreichend starke Gegenkopp-
Jung so auszugleichen,
daß eine Übersteuerung der Röhren vermieden wird. Außerdem besteht der Vorteil der
Gegenkopplung darin,:, d aß die Kennlinie geradliniger wird.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist` darin zu- erblicken; daß
die selbsttätige N'crgrößerung der Gegenkopplung meist noch eine selbsttätige Erhöhung
der Dämpfung des Rmpfängers zur Folge hat, so daß bei einem stärker einfallenden
Sender nicht nur die Gegenkopplung größer und damit die Verstärkung kleiner. sondern
gleichzeitig die Dämpfung und damit die Bandbreite des Empfanges größer wird. Der
selbsttätige Schwundausgleich ist also mit einer im gewünschten Sinne verlaufenden
Bandbreiteregelung verbunden.
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Es ist zwar schon bei NTiederfrequenzverstärkern bekannt. zur Regelung
der Ausgangsl.atttstärke-(bei angenähert konstanter mittlerer Eingangswechselspannung),
die durch einen Kathodenwiderstand einer Verstärkerröhre bewirkte Gegenkopplung
ztt verändern. Bei großer Lautstärke und entsprechend kleiner Gegenkopplung ist
die entzerrende und das Rauschen herabsetzendeWirkung der Gegenkopplung gering.
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Bei einem Empfänger mit einer Einrichtung turn selbsttätigen Schwundausgleich
durch selbsttätig geregelte Gegenkopplung ergeben sich hingegen völlig andere Verhältrnisse.
Die Aufgabe ,ist in diesem Falle die, bei sehr verschieden großen EingangSwechselspannungen
die gleiche Ausgangswechselspannung zu erhalten. Beim Empfang ferner Sender, bei
denen wegen der überlagerten Störungen auf Erzielung höchster Klanggüte an sich
schon kein besonderer Wert gelegt wird, wird infolge der kleinen Gegenkopplung höchste
Verstärkung auf Kosten der hier nicht benötigten Verzerrungs- und Rauschfreiheit
erzielt. Der Ortssender dagegen, dessen Wiedergabe auf jeden Fall möglichst gut
sein soll, wird infolge der selbsttätig stark vergrößerten Gegenkopplung nicht nur
mit geringer Verstärkung, sondern gleichzeitig mit stark herabgesetzter Verzerrung
und geringem Rauschen empfangen.
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Diese Vorteile treten ebenso wie die zusätzliche selbsttätige Bandbreitenregelung
erst bei der erfindungsgemäßen Anwendung der Gegenkopplung auf den selbsttätigen
Schwundausgleich eines Empfängers auf.
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Zum Zwecke der Verhinderung der Kreuzmodulation empfiehlt es sich,
von vornherein Röhren zu verwenden, deren Kennliniensteilheit konstant ist oder
deren Kennlinie einen quadratischen Verlauf hat oder bei denen die Steilheitänderung
linear von der Gitterspannungsänderung abhängt. Die mathematische Untersuchung zeigt
nämlich, daß die letztere Röhrenart weit weniger Kreuzntodulation ergibt als die
mit exponentieller Kennlinie, -während Röhren mit quadratischer Kennlinie rar keine
Kreuztnodulation aufweisen, falls rlie Ernpfangsgleichrichtung linear ist.
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'"'orzttgsweise können auch Elektronenstrahlröhren verwendet werden.
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Die Regelung der Gegenkopplungswiderst:inde durch eine in bekannter
Weise durch Gleichrichten der Ausgangsspanilttng gewonnene Regelspannung kann in
verschiedener Weise geschehen. So können z. B. Relaisschalter vorgesehen sein, die
beim Erreichen einer bestimmten Regelspannung einen Gegenkopplungswiderstand ganz
oder teilweise einschalten. In diesem Falle empfiehlt es sich, eine zusätzliche
gewöhnliche Verstärkungsregelung durch Gitterspannungsänderung anzuwenden.
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Eine stetige Verstärkungsregelung durch Regelung der Gegenkopplung
kann man erhalten, indem man zur Gegenkopplung solche Widerstände verwendet, die
temperaturabliängig und damit stromabhängig sind und die von einett Regelstrom,
der durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung entstanden ist, durchflossen werden.
Insbesondere sind die bekannten `'Widerstände aus einem Widerstandsstoff mit stetiger
hyperbolischer Kentrlinie der Widerstandsstrotncharakteristik, z. B. die aus einer
Art trockenen Porzellans, in dem winzige Teile des leitenden Werkstoffs verteilt
sind, hergestellten Widerstände, in dieser Weise verwendbar. Man kann ebenso "Trockengleichrichter,
wie z. B. Kupferoxydgleichrichter oder auch Zweipolglühkathodenröhren, verwenden,
deren Widerstand von ihrer Vorspannung abhängt. -Man könnte auch daran denken, Widerstände
nach Art der Kohlekörnermikrophone zu benutzen, also Widerstände, deren Wert durch
;Änderung des mechanischen Druckes geändert werden kann. Der Druck müßte in diesem
Falle durch einen Elektromagneten erzeugt werden, der durch den 3l"littelwert der
Ausgangsleistung gesteuert -wird.
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In den Fällen, wo derartige veränderliche Widerstände verwendet werden,
muß Vorsorge getroffen werden, daß keine Verzerrungen bzw. keine Kreuzmodulation
durch die Kennlinienkrümmung dieser Widerstände entstehen. So muß man z. B. bei
Verwendung einer Z-veipolröhre vermeiden. daß die zu verstärkende Wechselspannung
einen Kennlinienteil überstreicht, bei dem die Röhre teilweise leitend und teilweise
nichtleitend ist. Unter Umständen kann jedoch dieser Nachteil der Kennl.inienkrümmung
sogar in einen Vorteil verwandelt werden, -wenn man sie dazu benutzt, die Kennlinienkrümmung
der zu regelnden Verstärkerröhre auszugleichen. Bei
passender Bemessung
kann der Ausgleich für eine bestimmte Wechselspannungsamplitude sogar vollständig
sein. Allerdings wird der Ausgleich nicht über einen weiten Regelbereich vollständig
sein können, man wird aber erreichen können, daß der Ausgleich immerhin für einen
wesentlichen Teil des Bereiches angenähert vollständig ist. Die Kennlinie des Gleichrichters,
der als Gegenkopplungswiderstand verwandt werden soll, kann durch Parallel- oder
Reihenwiderstände in gewünschter Weise eingestellt werden.
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Ein einfaches Ausführungsbeispiel, bei dem ein Gleichrichter als Gegenkopplungswiderstand
verwendet ist, zeigt Abb. i bei einer Einrichtung zur selbsttätigen Schwundregelung
bei einem Hochfrequenzverstärker. Die Kathode Cl der Verstärkerröhre T, ist über
einen Gleichrichter D, der einen Kupfero---vdgleichrichter oder eine Zweipolglühkathodenröhre
oder eine ähnliche Einrichtung darstellen kann, und darauf durch einen Widerstand
A über eine Leitung mit einer nicht gezeichneten Regelspannungsquelle üblicher Art
verbunden. Die genannte Kathode ist ferner unmittelbar mit der Kathode C3 der übernächsten
Röhre V3 verbunden. Diese Kathode C, führt über ein Netzwerk, bestehend aus einer
Parallelleitung der Spule L, des Kondensators C und des Widerstandes R in Reihe
mit ,dem kapazitiv überbrückten Widerstand B1, zu dem negativen Pol der nicht gezeichneten
Anodenspannungsquelle. Diese Kombinationen dienen als konstante niederohmige Widerstände
für den Anodengleichstrom. Der stärk gedämpfte Kreis LG stellt für den Arbeits@requenzbereich
einen sehr hohen Widerstand dar,. so daß die Empfangsfrequenz im wesentlichen über
die Gleichrichterstrecke D und den .Kondensator S1 zur Erde abfließen muß, wodurch
eine Gegenkopplung auf die erste Röhre T, hervorgerufen wird. Die Einschalturig
des Parallelkreises LG in die Kathodenleitung macht auch .die Kathodenheizfadenkapazität
der letzten Röhre in ihrer kurzschließenden Wirkung unschädlich.
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Die Kathode C2 der zweiten Röhre V2 ist mit dem negativen Spannungspol
durch den kapazitiv überbrückten Widerstand B2 verbunden.
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Die Anordnung ist so zu treffen, daß bei Abwesenheit einer Schwingung
die Spannung an der Anode des Gleichrichters D positiv ist gegenüber der Kathode
C3 der Röhre h3, sich dagegen bei wachsender Eingangsspannung, d.- h. wachsender
Schwundregelspannung in Richtung abnehmender positiver bzw. wachsender negativer
Spannung verschiebt. Der Widerstand A ist mit einem Paar von Kondensatoren S1 und
S2 überbrückt, die in Reihe geschaltet sind und deren Verbindungspunkt mit der Erde
und- zugleich mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist.
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Wenn als Gleichrichter eine Zweipolröhre verwendet wird, kann sie
in den Glaskörper einer der zu regelnden Röhre eingebaut sein. So ist z. B. in Abb.
i durch .eine gestrichelte Linie angedeutet, daß die Anode der Gleichrichterröhre
D über der gemeinsamen Kathode C3 .der letzten Röhre aufgebaut ist, Die Wirkung
der Schwundregelspannung ist im vorliegenden Falle die, d.aß mit steigender Signalstärke
die Anode der Zweipolröhre mehr und mehr gegen ihre Kathode negativ vorgespannt
wird, wodurch sich ihr Widerstand vergrößert und der Grad der Gegenkopplung erhöht.
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Die Anordnung zur Erzeugung -der Regelspannung kann auf verschiedene
Weise ausgeführt sein. So wird z. B. nach Abb. 2 die Regelspannung von dem Empfangsgleichrichter
des Empfängers, der als 1?berlagerungsempfänger gedacht ist, abgenommen. Der Empfangsgleichrichter
ist als VerbundröbreT dargestellt, dessen Zweipolanode AD init der Kathode
CD durch einen Zwischenfrequenzeingangskreis in Reihe mit einem kapazitiv
überbrückten Widerstand B verbunden. Die Kathode führt über den kapazitiv überbrückten
Widerstand A1 zum negativen Pol der Spannung. Die für die Schaltung nach A.bb. i
benötigte Regelspannung kann in diesem Falle unmittelbar von der Kathode
CD abgegriffen und der als Filter dienenden Kette A, .S1, S., in Abb. i zugeführt
werden.
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Abb..3 zeigt eine Anordnung, bei der die bekannte Regelung mit Gitterspannungsänderung
und die Verstärkungsregelung durch selbsttätige Regelung der Gegenkopplung gemeinsam
angewandt sind. Die Kathode Cl der ersten Röhre V1 eines Empfängers ist unmittelbar
mit einem Duellpunkt für die selbsttätige Regelspannung verbunden zu denken, wobei
diese Regelspannung positiv ist und mit wachsender Weeliselspannungsamplitude zunimmt.
Dieser Punkt ist gleichzeitig durch den kapazitiv überbrückten Widerstand R1 mit
dem negativen Pol der Anodenspannungsquelle verbunden. Der ,#£bgriffspun.kt T auf
diesem einstellbaren Widerstand führt über den abstimmbaren Parallelkreis A3 zur
Kathode C3 der übernächsten Verstärkerröhre V3. Der abgegriffene Widerstandsteil
ist durch den Kondensator B überbrückt. Weiterhin ist der Punkt T unmittelbar mit
der Kathode C2 der zweiten Röhre h2 verbunden, .deren Steuergitter G2 in üblicher
Weise mit dem Anodenkreis der ersten Röhre, der den abstimmbaren Parallelkreis Al
enthält, gekoppelt ist. Am Gitter G1 der ersten Röhre liegt der abstimmbare Eingangskreis
G, in den Ausgangskreisen der Röhren V2 und
weitere abstimmbare
KreiseA. und A,. Die Ankopplung des Steuergitters G3 der dritten Röhre an die Anode
der zweiten ist die übliche. Die Drehlcondensatoren sämtlicher abstiminbarer Kreise
sollen, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, miteinander mechanisch gekuppelt
sein.
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Die Gegenkopplung findet hier .dadurch statt, daß das Gitter der zweiten
Röhre mit der Kathode der dritten durch .eine mit einem Widerstand R überbrückte
Zweipolröhre D, deren Anode an der Kathode der letzten Röhre liegt, verbunden ist.
In der Kathodenleitung der letzten Röhre liegt die Zweipolröhre D, deren Anode mit
dem Abgriffpunkt T. am Widerstand M verbunden ist, der parallel zu einem Teil der
Anodenspannu.ngsquelle liegt.
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Die Regelspannung muß bei der vorliegenden Anordnung mit wachsender
Wechselspannungsamplitude stärker positiv werden. Dies kann z. B. im vorliegenden
Falle dadurch erreicht werden, daß nach Abb.4 die Regelspannung von der Kathode
C des Empfangsgleichrichters T abgenommen wird, dessen Gitter G die hoch- oder zwischenfrequente
Spannung zusätzlich einer so stark negativen Vorspannung zugeführt wird, daß die
Röhre wie ein Anodengleichrichter wirkt. In der Schaltung nach Abb. 4 ist angenommen,
daß die Kathode mit der Spannungsquelle durch einen kapazitiv überbrückten Widerstand
verbunden ist.
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Bei steigender Eingangsspannung wird durch Wirkung der Regelspannung
die Kathode der letzten Röhre stärker positiv, der Widerstand der Zweipolröhre D.
größer, .der der Z-,veipolröhre D kleiner und .damit der Grad der Gegenkopplung
größer. Die Folge ist eine Verstärkungsabnahme. Gleichzeitig wird der Verstärkungsgrad
der ersten Röhre auf die übliche Weise durch Gitterspannungsänderung herabgesetzt,
indem das Potential der Kathode der ersten Röhre stärker positiv und damit die Gittervorspannung
stärker negativ wird.