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Fernsehempfangsgerät in Geradeausschaltung Das bisher für Fernsehempfangsgeräte
fast ausschließlich benutzte überlagerungsprinzip hat den Nachteil, daß die Mischröhre
bei den hohen Trägerfrequenzen und den breiten Frequenzbändern mit sehr schlechtem
Wirkungsgrad arbeitet, so daß der Aufwand an Röhren relativ groß wird. Auch das
Geradeausempfangsprinzip ist schon vorgeschlagen worden, jedoch hat es sich auf
Grund dieser Vorschläge bisher noch nicht praktisch verwirklichen lassen, da die
sonst für Fernsehempfang üblichen Bandfilter, Demodulatoren (Dioden) und sonstigen
Übertragungsmittel, insbesondere Endverstärkerstufen, in ihrer bisherigen Anordnung
und Ausführung ohne übermäßig großen Aufwand an Röhrenstufen keine genügende Verstärkung
erzielen lassen. . Durch eingehende Überlegungen und Versuche wurde gefunden, daß
ein sehr brauchbarer Geradeausempfänger geschaffen wird, wenn gleichzeitig mehrere
teils bekannte Einzelmaßnahmen, deren Einzelwirkungen hierbei in bestimmten Beziehungen
zueinander stehen, angewandt werden. Es gelingt hiermit, bei geringstem Aufwand
an Schaltmitteln und Röhren (z. B. nur vier Röhrenstufen für den gesamten Bildstromempfang
von der Antenne bis zur Kathodenstrahlfernsehröhre) die. gleiche Selektivität, Verstärkung
und Bildtreue zu erzielen wie bei einem
Überlagerungsfernsehempfänger,
der für die gleichen Schaltungsteile einen um mindestens 5o '/o höheren Bedarf an
gleichartigen Röhren hat.
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Die Mittel zur Schaffung eines solchen Geradeausempfängers für Fernsehen
sind folgende: Die Hochfrequenzstufen des Empfängers, vorzugsweise zwei Stück, sind
mit ihren Resonanzkreisen sämtlich auf das der Tonträgerfrequenz abgewandte Seitenband
der Bildströme abgestimmt. Es handelt sich dabei um einfache Resonanzkreise, die
im Unterschied zu den bisher benutzten Bandfiltern billiger sind und gleichzeitig
weniger dämpfen. Gleichzeitig wird durch die Abstimmung auf das der Tonträgerfrequenz
abgewandte Seitenband verhindert, daß die Tonfrequenz in der Fernsehröhre stört.
-Ferner besteht der Demodulator des Empfängers aus einem Anodengleichrichter. Ein
solcher hat den Vorteil, da.ß, er im Gegensatz zu einer Diodenstrecke, wie sie sonst
zumeist üblich ist, eine Verstärkung vornimmt, im Gegensatz zu einem Audion hingegen
eine solche Phase der gleichgerichteten Bildströme erzeugt, daß in Verbindung mit
einer nachfolgenden phasenumkehrenden Endverstärkerstufe die richtige, ein positives
Bild erzeugende Bildstromphase an die Fernsehröhre gelangt. Die Verstärkung dieser
Endstufe ergibt mit den Verstärkungsgraden der vorangehenden Röhren gerade die Amplitudengröße
bzw. Größenordnung, die zum richtigen Aussteuern einer modernen, normalen Fernsehröhre
erforderlich ist. Als weitere gleichzeitig anzuwendende Merkmale sind einerseits
eine Gegenkopplung im Anodengleichrichter, andererseits eine anomal niedrige Anodenspannung
(etwa io bis 15 Volt) und eine etwa im gleichen Maße herabgesetzte Schirmgitterspannung
vorgesehen. Die Wirkung dieser Maßnahmen ist folgende: Durch die niedrige Anodenspannung
wird zunächst der exponentielle Teil der Kennlinie verkürzt, ohne daß hierbei die
Steilheit der Kennlinie sich ändert. In Abb. i a und i b ist die resultierende Wirkung
der Gegenkopplung dargestellt. Gemäß Abb. i a ist mit a eine normale mit b eine
durch eine Gegenkopplung deformierte Gitterspannungs-Anodenstrom-Kennlinie dargestellt.
Man sieht, daß die Kennlinie b gegenüber der von u eine weitaus geringere
Steilheit aufweist. Wendet man nun aber die Gegenkopplung in Verbindung mit einer
niedrigen Anoden-bzw. Schirmgitterspannung (vgl. Kurve c in Abb. i b) an, so wird
infolge des verkürzten exponentiellen Kennlinienteils der hierdurch ' bedingte Steilheitsabfall
geringer sein, als in dem Fall, in dem der exponentielle Teil der Kennlinie sehr
groß ist. Infolgedessen ist die durch die Gegenkopplung deformierte Keim- I Linie
bei Verwendung niedriger Anodenspannung etwa durch den Verlauf der Kurve d oder
auch d' in Abb. i b charakterisiert (je nach dem verwendeten Röhrentyp). Man sieht,
daß die Kurven d bzw. d' erheblich steiler sind als die Gegenkopplungskurve
b in Abb. i a. Es empfiehlt sich im übrigen, die Schirmgitterspannung nicht ganz
so weit herabzusetzen wie die Anodenspannung, sondern sie um- einige Volt höher
zu lassen als diese. Man bemißt die Schirmgitterspannung zweckmäßig zu etwa 15 Volt,
die Anodenspannung um einige Volt niedriger.
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Die beschriebeneGegenkopphIng kann dann noch dadurch verbessert werden,
daß sie in bekannter Weise frequenzabhängig gemacht wird, und zwar in dem Sinn,
daß bei höherer Frequenz, die ja z. B. durch Röhrenkapazitäten usw. schlechter übertragen
wird, die Gegenwirkung herabgesetzt wird, so claß für diese höhere Frequenz die
Röhrensteilheit wieder größer wird. Man erzielt dies am einfachsten durch Parallelschalten
eines Kondensators zum Gegerikopplungswiderstand. Der Gegenkopplungswiderstand hat
zweckmäßig einen Wert von etwa einigen tausend Ohm. vorzugsweise iooo bis Sooo Olim,
der Parallelkondensator dazu einen Wert von etwa 5 pF. Die Kennlinien d und d' gemäß,
Abb. 11> geben die Gewähr, daß auch die Synclironisierzeiclien des Fernsehstromgemisches
mit auf den geradlinigen Teil der Kennlinie fallen. Im Fall einer Kurve d' wird
man die Grenze zwischen Bild und Synchronisierströmen bei Positivmodulation zweckmäßig
in den vorhandenen Knick der Kennlinie legen. Bei einem solchen geradlinig verstärkten
Synchronisierzeichen wird eine schädliche Oberwellenbildung vermieden.
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Die Verwendung von Anodetigleichriclitern ist an sich bekannt, ebenso
die Verwendung einer Gegenkopplung in diesem Stromkreis. Dagegen war die Verbindung
dieser 'Mittel mit der -Maßnahme der Verwendung einer anomal niedrigen Anodenspannung
und einer ungefähr im gleichen Maß herabgesetzten Schiringitterspannung nicht bekannt.
Erst durch .diese Zusammenfassung von einzelnen Merkmalen wird aber die erfinderische
Wirkung erzielt, die darin besteht, daß ein billiges, einfaches und trotzdem betriebssicher
arbeitendes Fernsehempfangsgerät mit nur vier Röhrenstufen im Bildteil geschaffen
worden ist.
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Es empfiehlt sich schließlich auch, die Schwingkreise der Vorstufen
in den Anodenkreisen der Vorröhren derart auszubilden. daß außer der Anoden- und
Kathodenkapazität der betreifenden Röhre auch die Gitter- und Kathodenkapazität
der jeweils nachfolgenden Röhre in die Schwingkreisdaten mit eingeht.
Hierdurch
wird von vornherein verhindert, daß sich die Röhrenkapazitäten bei den hohen zu
übertragenden Frequenzen schädlich bemerkbar machen. In Verbindung damit werden
die Empfangskreise der Vorröhren auf das obenerwähnte Seitenband der Empfangsfrequenz,
nämlich das des Bezirksfernsehsenders, ein für allemal fest abgestimmt.
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Das beschriebene Empfangsgerät für die Fernsehbildströme kann ohne
wesentliche zusätzliche Mittel auch zur Übertragung des. die Fernsehsendung begleitenden
Tones eingerichtet werden. An einer geeigneten Stelle in den Vorkreisen, und zwar
im Eingang einer der Vorröhren oder der Richtverstärkerröhre, wird eine Leitung
abgezweigt, die zu einer Mischröhre, vorzugsweise zu einer Mischhexode, führt. Im
Eingang dieser Mischröhre liegt ein Schwingkreis, der genau auf die Trägerwelle
für die i Tonschwingung abgestimmt ist. Der Schwebun.gs.generator, mit dem diese
Mischröhre arbeitet, ist nun so abgestimmt, daß sich als Zwischenfrequenz eine Frequenz
ergibt, die im Empfangsbereich, vorzugsweise im Mittelwellenbereich, eines. an die
Mischröhre anzuschließenden Rundfunkempfängers liegt. Man wählt dafür einen Teil
dieses Bereiches, in dem nach Möglichkeit kein Ortssender wirksam ist. Man kann.
dabei also einen vorhandenen gewöhnlichen Rundfunkempfänger ohne irgendwelchen Umbau
für den Tonteil der Gesamt-Fernseh-Empfangsanlage verwenden. Wird aus irgendeinem
Grund gewünscht, den Tonteil, insbesondere den Lautsprecher, vollständig mit im
Fernsehgerät zu haben, so wird hierbei, zwecks Einsparung von Verstärkerstufen,
die Mischröhre zweckmäßig an einer Stelle mit höherem Energieniveau, z. B. am Ausgang
der letzten Vorvers.tärkerstufe, angeschlossen. In diesem Fall wird hinter der Mischstufe
eine zweite Demodulatorstufe und eine Endverstärkerstufe ausreichen. Obgleich die
Tonträgerfrequenz bei einer Abzweigung hinter einer oder beiden Vorröhren durch
-Schwingkreise gegangen ist, die auf das ihr abgewandte Seitenband des Bildträgerfrequenzbandes
abgestimmt sind, wird doch durch den auf sie genau abgestimmten Eingang der Tonmischröhre
eine genügend große Energiemenge an Tonströmen aus dem Empfangs.frequenzgemisch
herausgesaugt, um nach Durchlaufen der Mischstufen und der ihr nachfolgenden Verstärker-
bzw. Demodulatorstufen eine genügend große Lautstärke im Lautsprecher zu gewährleisten.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Dargestellt ist eine Schaltung, die die für die Erfindung wichtigsten Teile der
Gesamtanlage erkennen läßt. Zum eigentlichen B.ildempfangsteil gehören die vier
Röhrenstufen ei, bis e4, von denen ei und e2 auf das eine Seitenband der Trägerfrequenz
abgestimmte Hochfrequenzstufen sind, e3 ein Anodengleichrichter für die Bildströme,
und e4 eine Endverstärkerröhre, deren Anodenkreis unmittelbar die Modulationselektrode
in der Fernsehröhre f beeinflußt.
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Die erste Vorröhre ei ist induktiv mit der Antenne gekoppelt. Die
Kopplung zwischen den Röhren ei und e2 bzw. e2 und e3 ist eine Induktionskapazitätskopplung,
die so ausgeführt ist, daß sich jeweils im Anodenkreis eine Hochfrequenzspule h1
bzw h2 befindet, deren anodenseitiges Ende über einen Kopplungskondensator k1 bzw.
k2 an das Gitter'der nachfolgenden Röhre führt. lai und h2 werden zweckmäßig mit
Hilfe von Massekernen abgestimmt. Parallel zu Spule hl bzw. lag kann aber auch ein
einstellbarer Kondensator c1 bzw. c2 vo,rgesehen werden, der so abgestimmt ist,
daß er unter Berücksichtigung der Röhrenkapazitäten eine Abstimmung auf das gewünschte
Seitenband der Bildempfangsfrequenzen bewirkt.
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Die Übertragung der Tonfrequenzen wird zweckmäßig in der Form vorgenommen,
daß mit der Antenne bzw. mit dem Eingangskreis der ersten Vorröhre eine Spule t
induktiv gekoppelt ist, die über einen Schwingkreis s an eine Überlagerungsröhre
ü führt. Diese Überlagerungsröhre, vorzugsweise eine Mischhexode, enthält in ihrem
ersten Entladungssystem in bekannter Weise einen Oszillato-rkreis o, der so abgestimmt
ist, daß er mit der Tonträgerfrequenz zusammen eine Zwischenfrequenz ergibt, die
im Empfangsbereich eines normalen Rundfunkempfängers, vorzugsweise im Mittelwellenbereich,
liegt. Wenn dann die beiden Enden einer mit dem Zwischenfrequenzkreis z gekoppelten
Spule mit dem Antennen-bzw. Erdanschluß eines normalen Rundfunkapparates. verbunden
werden, so, gibt dieser den zur jeweiligenFernsehsendung gehörenden. Ton wieder.
Der Schwingkreis s wirkt als Saugkreis und ist zweckmäßig mit der betreffenden Spule
des Bildempfängers so fest gekoppelt, daß durch ihn gleichzeitig auch die Reste
der tonmodulierten Trägerfrequenz aus dem eigentlichen Bildempfänger herausgesaugt
werden.
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In Abb. 3 der Zeichnung ist die Lage und Verteilung der Frequenzbänder
dargestellt. Die vom Sender ankommenden Schwingungen für Bild bzw. Ton bilden zwei
Frequenzbänder. Das Bildfrequenzband hat eine Trägerfrequenz, wie üblich, von etwa
45 MHz und reicht, entsprechend den zur Zeit üblichen Frequenzbandbreiten, von 42,5
bis 47,5 MHz.
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Etwas niedriger liegt das Tonfrequenzband; dessen Trägerfrequenz beträgt
etwa
42 MHz. Die Breite dieses Bandes (io kHz) kann neben der Breite
des Bildfrequenzbandes vernachlässigt werden. Abgestimmt sind die Vorstufen des
Empfangsgerätes auf das der Tonträgerfrequenz abgewandte Seitenband der Bildfrequenzen,
d. h. auf das Seitenband von 45 bis 47,5 MHz.
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Die Überlegenheit der neuen Schaltung über die bisher üblichen überlagerungsempfänger
ergibt sich aus folgendem: Mit einem für die Vorröhren mit Vorteil verwandtenhandelsüblichen
Röhrentyp,erhält man beispielsweise eine 16fache Verstärkung pro Röhrenstufe, während
man bisher mit der besten und modernsten Mischhexode für Fernsehströme nur eine
1/s fache Verstärkung, d. h. effektiv eine erhebliche Schwächung, erhält. Der Verstärkungsgrad
des Anodengleichrichters ist bei der neuen Schaltung etwa 4fach, der der Endstufe:
etwa 30fach. Man erhält mithin von der Antenne bis zur Fernsehröhre eine rund 30
000fache Verstärkung, was für ein Gerät mittlerer Größe völlig ausreichend ist.
Wegen des Röhrenrauschens ist eine weitere Steigerung der Verstärkung ohnehin zwecklos.