DE758656C - Rueckkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung in einem Hochfrequenzgerät.

Bekanntlich kann die von einem Abstimmkreis durchgelassene Bandbreite geändert werden, indem man die Dämpfung des Kreises verändert. Dies kann durch eine regelbare entdämpfende Rückkopplung geschehen. Derartige Rückkopplungsschaltungen haben den Nachteil, daß ίο bei zu weit getriebener Entdämpfung Schwingungen erzeugt werden. Die Annäherung an die Einstellung auf größte Trennschärfe ist schwierig, weil oft unbeabsichtigte Änderungen der Betriebsbedingungen, besonders des Verstärkungsgrades bzw. Ubertragungsleitwertes der Rück- kopplungsröhre, schon den Schwingungseinsatz auslösen können. Um eine wesentliche Steigerung der Trennschärfe zu erzielen, ist jedoch eine Annäherung der Einstellung an den Punkt des Schwingungseinsatzes erwünscht.

Besonders schwierig gestaltete sich die Lösung des Problems, wenn die rückkoppelnde Röhre selbst als Mittel zur Regelung benutzt werden sollte, um die unerwünschten mechanischen Regelmittel, wie veränderliche Spulenkopp]er, Drehkondensatoren u. dgl., zu vermeiden. In diesem Falle wurde der Übertragungsleitwert der Röhre verändert, wobei die Gefahr bestand,

daß der erzeugte negative Widerstand den Wert des vorhandenen positiven Kreiswiderstandes sehr schnell erreichte und sogar überschritt, so daß störends Eigenschwingungen einsetzten. Es wurde bereits vorgeschlagen, in einer derartigen Schaltung, zwei getrennte Rückkopplungswege mit entgegengesetztem Rückkopplungssinn vorzusehen, von denen die eine, negative Rückkopplung die Bandmittenfrequenz ίο dämpft und damit das Band verbreitert und die andere, positive Rückkopplung die Bandmittenfrequenz entdämpft und damit das Band verkleinert, wobei die Regelung der Rückkopplung von Hand oder selbsttätig erfolgen sollte, so daß eine Bandbreitenänderung auftrat. Bei einer nach diesem Vorschlag aufgebauten Anordnung war trotz einer Verbesserung der Regelmöglichkeit doch noch nicht die Gefahr der Schwingungserregung beseitigt, denn ohne besondere Vorkehrungen mußte die Kurve des in Abhängigkeit vom Rückkopplungsgrad aufgetragenen negativen Widerstandes den Wert des vorhandenen positiven Kreiswiderstandes schneiden, der im gleichen Kurvenbild durch eine zur Abszissenachse parallele Grade dargestellt wird. Der Schnittpunkt stellte den Punkt für die Bedingung des Schwingungseinsatzes dar, während das Gebiet dicht unterhalb des Schnittpunktes je nach der Steilheit des Schnittes mehr oder weniger unstabile Arbeitsbedingungen aufwies.

Die Erfindung ergibt eine wesentliche Verbesserung der Einstellmöglichkeit durch die Lehre, in einer derartigen, mit zwei gegeneinander wirkenden Rückkopplungen arbeitenden Schaltung die Bemessung der beiden Rückkopplungskanäle so zu treffen, daß bei einer Änderung des Übertragungsleitwertes der rückkoppelnden Röhre der gebildete negative Widerstand sich mit zunehmendem Übertragungsleitwert asymptotisch dem Wert des positiven Widerstandes annähert. Wenn diese Bedingung für-die Bemessung eingehalten wird, kann eine sehr feine Einstellung des Entdämpfungsgrades bewirkt werden, ohne daß die Gefahr des plötzlichen Schwingungseinsatzes bei einer weiteren Änderung der Einstellung besteht.

In den Abbildungen sind das Schaltbild eines nach der Erfindung ausgeführten Hochfrequenz-Verstärkers (Abb. 1) und ein Kurvenbild der Wirkungsweise dieser Schaltung (Abb. 3) zum Vergleich mit der Wirkung bekannter Anordnungen (Abb. 2) dargestellt.

In der Abb. 1 ist ein Hochfrequenzverstärker dargestellt, der entsprechend der Erfindung aufgebaut ist. Er enthält die Verstärkerstufe 10, die zwischen den Eingangsklemmen 11,11 und den Ausgangsklemmen 12,12 liegt. Der Ausgangskreis der Röhre 10 enthält die Induktivität 13, die mit der Induktivität 14 gekoppelt ist, welche mit dem Kondensator 15 einen abgestimmten Kreis bildet. Die Ausgangsklemmen 12 sind mit dem abgestimmten Kreis 14, 15 über die Induktivität 16 gekoppelt.

Ferner ist die Röhre 20 für die Entdämpfung vorgesehen, deren Ausgangselektroden mit dem abgestimmten Kreis 14, 15 über den Widerstand 21 gekoppelt sind. Die Eigenkapazität des Widerstandes 21 ist durch den mit unterbrochenen Linien gezeichneten Kondensator 22 angedeutet; parallel zum Widerstand 21 liegt die Induktivität 23, die mit der Kapazität 22 auf die Frequenz des Kreises 14, 15 abgestimmt ist, um dadurch den Einfluß der Eigenkapazität 22 bei dieser Frequenz aufzuheben. Der Kreis 22, 23 wird durch den Widerstand 21 belastet, so daß seine Impedanz bei dieser Frequenz im wesentlichen ohmisch und über einen großen Frequenzbereich in der Nähe der Resonanzfrequenz konstant ist. Zur Erzeugung der positiven Rückkopplungsspannung zwecks Entdämpfung des Kreises 14, 15 ist die Induktivität 24 vorgesehen, die mit der Induktivität 14 gekoppelt ist und im Eingangskreis der Röhre 20 liegt. Um eine negative (dämpfende) Rückkopplungsspannung für eine Eingangselektrode der Röhre 20 zu bilden, enthält der Steuergitterkreis den Widerstand 21 des Ausgangskreises. Ferner sind die überbrückungskondensatoren 25, 26 und 27 vorgesehen, während die go Betriebsspannungen von den mit + Sc und 4- B bezeichneten Quellen her zugeführt werden. Die Regelspannung für das Eingangsgitter der Röhre 20 wird über den Widerstand 28 zugeleitet, der im Vergleich zum Widerstand 21 groß ist.

Durch den Rückkopplungskreis am Steuergitter der Röhre 20, der die Induktivität 24 enthält, wird in bekannter Weise eine Entdämpfung bewirkt; die Größe und Phase der Rückkopplungsspannung ändert sich entsprechend der Spannung an dem abgestimmten Kreis 14,15. Durch den Widerstand 21 wird außerdem der Eingangselektrode der Röhre 20 eine dämpfende Spannung zugeführt, die von dem Ausgangsstrom der Röhre abgeleitet ist und bezüglich Phase und Größe von diesem abhängt. Die Kombination der beiden Rückkopplungen ruft einen negativen Widerstand in dem abgestimmten Kreis 14,15 hervor.

Der Verlauf des negativen Widerstandes in Abhängigkeit von der Gitterspannung bei ähnlichen Schaltungen früherer Art ist in Abb. 2 gezeigt. Der unveränderliche positive Kreiswiderstand ist durch die unterbrochene Linie A dargestellt. Die Kurve zeigt ein Anwachsen des negativen Widerstandes mit einer Verringerung der negativen Gitterspannung. Bei einem bestimmten Wert der Gitterspannung wird die Grade A von der Kurve des negativen Wider-Standes unter einem ziemlich steilen Winkel geschnitten. Aus diesem Grunde ist die Arbeits-

weise einer solchen Schaltung sehr unstabil und erlaubt keine besonders feine Einstellung.

Die entsprechenden Arbeitskennlinien für eine Schaltung nach der Erfindung sind in Abb. 3 dargestellt. Die unterbrochene horizontale Grade B stellt die Größe des positiven Widerstandes dar. Die Kurve des Widerstandes nähert sich dieser Graden asymptotisch, woraus hervorgeht, daß der durch Rückkopplung gebildete negative Widerstand nicht über den positiven Widerstand hinaus wachsen kann. Die Schaltung arbc'tet daher bei Änderungen der Gitterspannung oder des Übertragungsleitwertes der Röhre 20 stabil und erlaubt eine sehr feine Einstellung.

Die folgenden Gleichungen sind auf die in Abb. ι gezeigte Schaltung anwendbar und dienen zur Bemessung der Schaltelemente, um die in der Abb. 3 dargestellte Wirkungsweise zu erhalten:

e. = (r+j {ω L-T)) i + -j^r - (r -S- /Z) * +^y*, = j?« + jyi_v .

_ jmMgi _ . ⁼ τ+Rg ^³ '

(i)

(2)

I Zj

myg

(3)

Aus der Gleichung (3) erhält man für den Widerstand des abgestimmten Kreises 14,15 die folgende Beziehung:

myg ^{re1t = r} ~ x+Rg

In den Gleichungen bedeutet

(4)

L = die Größe der Induktivität 14, C — die Größe der Kapazität 15, r = den Serienwiderstand des abgestimmten Kreises 14,15,

R = die Größe des Widerstandes 21, M = die Gegeninduktivität zwischen den Induktivitäten 14 und 24, ' e = die Größe der Spannung, die im abgestimmten Kreis 14, 15 durch Kopplung zwischen 13, 14 eingeführt wird, e_g = die Eingangsspannung der Röhre 20, i = den Strom im abgestimmten Kreis 14,15,

y = —-χ- = den Blindwiderstand der Kapa-

zität 15,

m — den gemeinsamen induktiven Widerstand von 14 und 24,

g = den Übertragungsleitwert der Röhre 20, i_v = den Anodenstrom der Röhre 20,

= die Größe des negativen Widerstandes, der im abgestimmten Kreis 14, 15 durch die Röhre 20 erzeugt wird.

tnyg + Rg

Wenn Rg >> 1, nähert sich die Beziehung für den negativen Widerstand dem Aus

druck ~-, und dieser ist von g, dem Übertragungsleitwert der Röhre 20, unabhängig.

Die Größe des genannten Wirkwiderstandes des abgestimmten Kreises 14, 15 nähert sich r — ^~ I; dieser ist

konstant und von dem Übertragungsleitwert der Röhre 20 unabhängig. Bei geeigneter Bemessung der Impedanzen r, m, y und R, so daß

der Ausdruck I r ~-1 positiv ist, wird der

resultierende Wirkwiderstand des abgestimmten Kreises 14, 15 immer positiv, und der Schwingungseinsatz wird vermieden.

Auf Grund der oben beschriebenen Be-Ziehungen ist es möglich, die Elemente der Schaltung nach Abb. 1 so zu wählen, daß durch das Zusammenwirken der beiden Rückkopplungswege ein zusätzlicher negativer Widerstand im abgestimmten Kreis entsteht, welcher sich asymptotisch dem Wert des positiven Widerstandes r des abgestimmten Kreises 14, 15 nähert. Die Schaltelemente werden demnach so bemessen, daß innerhalb des Variationsbereiches des Übertragungsleitwertes der Röhre 20 der negative Widerstand immer kleiner als r, der Widerstand des abgestimmten Kreises 14,15, ist. Jedoch ist infolge der Bemessung auch eine sehr dichte Annäherung des negativen Widerstandes an den Wert des Widerstandes r möglich, ohne die Stabilität der Wirkung zu gefährden. Man kann daher dem Kreis 14,15 eine große Trennschärfe durch Wahl eines hohen Übertragungsleitwertes der Röhre 20 verleihen.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel mit einem einzelnen abgestimmten Kreis beschrieben. Sie kann aber

auch auf Schaltungen angewendet werden, die mehrere gekoppelte abgestimmte Kreise enthalten. Daher ist die Erfindung besonders auch für regelbare Bandfilter geeignet, die aus mehreren gekoppelten abgestimmten Kreisen bestehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rückkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung mindestens eines Abstimmkreises mit zwei regelbaren Rückkopplungskanälen, von denen der eine im anfachenden und der andere im dämpfenden Sinne geschaltet ist und die anfachende und dämpfende Rückkopplung derart gewählt sind, daß keine Selbsterregung eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete negative Widerstand bei zunehmendem Übertragungsleitwert der rückkoppelnden Röhre sich asymptotisch der Größe des positiven Widerstandes des abgestimmten Kreises nähert.

2. Rückkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem einen Rückkopplungskanal vorgesehene entdämpfende Spannung von der Spannung an dem abgestimmten Kreis abgeleitet wird und von dieser bezüglich Phase und Größe abhängig ist und daß die in dem anderen Rückkopplungskanal vorgesehene dämpfende Spannung von dem Ausgangsstrom der rückkoppelnden Röhre bezüglich Phase und Größe abhängig ist.

3. Rückkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangs- und Ausgangskreis der rückkoppelnden Röhre ein beiden Kreisen gemeinsamer Widerstand.(2i) vorgesehen ist.

4. Rückkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Bemessung der Schaltelemente das Produkt aus der Größe des im Eingangs- und Ausgangskreis der rückkoppelnden Röhre liegenden Widerstandes (21) und der Größe des maximalen Übertragungsleitwertes dieser Röhre größer als 1 ist.

5. Rückkopplungsschaltung zur Bandbreitenregelung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Bemessung der Schaltelemente der Widerstand des abgestimmten Kreises (14, 15) der

Beziehung r_ejf = r ^- gehorcht und daß

a

die hieraus sich ergebende Größe positiv ist.

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