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Gegenkopplungsschaltung in Hochfrequenzstufen, insbesondere für Einseitenbandsender
Gegenkopplungsschaltungen können im allgemeinen, unterteilt «-erden a) in reine
Gegenkopplungsschaltungen, in denen ein-Teil der Anoden-Wechselspannung direkt dein
Gitterkreis der gleichen oder einer vorhergehenden Stufe in Gegenphase zugeführt
wird, oder b) in Gegenkopplungsschaltungen mit Kompensation der Grundwelle, bei
denen die Eingangs- und Ausgangsspannungen mittels einer Brücke kompensiert werden
und nur die vom Ausgang herrührenden Zerrspannungen gegenphasig wieder dem Eingang
einer Vorstufe zugeführt werden.
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Die unter a) genannte Schaltung hat den Vorzug größerer Einfachheit,
aber den Nachteil, daß bei kräftiger Gegenkopplung erheblich mehr Eingangsspannung
erforderlich ist.
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Diese Schaltungsarten «erden in der Niederfrequenztechnik heute allgemein
angewandt. Bei Hochfrequenzverstärkern wurden bisher darüber hinaus noch grundsätzlich
zwei Arten von Gegenkopplungen verwandt: i. Die hochfrequente Gegenkopplung, bei
der nur die Art a) praktisch zur Anwendung kommt, da es im allgemeinen große Schwierigkeiten
macht, die Selbsterregungsgefahr der Hochfrequenzstufen auszuschalten, wenn die
gegengekoppelteHochfrequenzspannung erst über eine Brücke dem Gitterkreis zugeführt
werden soll. Fig. i zeigt einen grundsätzlichen
'Aufbau einer hochfrequent
gegengekoppelten Stufenach Art a) unter Wahrung des Neutralisationsgleichgewichtes.
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2; Fig. 2 zeigt schematisch die sogenannte niederfrequente Gegenkopplung
in Hochfrequenzstufen. Der Gleichrichter G wird durch Hochfrequenzspannung aus dem
Anodenkreis gespeist, so daß nach Siebung der Hochfrequenz an seinen Ausgangsklemmen
nur die Modulationsspannungen übrig bleiben, die dem niederfrequenten Modulationsverstärker
M in Gegenphase zugeführt werden. Diese niederfrequente Gegenkopplung wird auch
in der Praxis vielfach in der Ausführung b) mit Kompensation der Grundwelle angewandt.
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Erfahrungsgemäß macht jedoch die hochfrequente Gegenkopplung namentlich
bei Kurzwellensendern erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere dann, wenn durch
die Zwischenschaltung der Gegenkopplungskondensatoren C,', Cg' (Fig. z b) nennenswerte
induktive Zuleitungswiderstände entstehen, so daß die Selbsterregungsgefahr namentlich
in Stufen größerer Leistung ansteigt.
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Die Erfindung schlägt nun Schaltungen vor, die eine niederfrequente
Gegenkopplung herbeiführen, wobei jedoch die Gegenkopplungsspannungen nicht, wie
bisher in Hochfrequenzstufen ausschließlich üblich, dem Niederfrequenzteil des Senders
zugeführt werden, sondern demGitterkreis einer hochfrequenten Verstärkervorstufe,
die dann durch die NF-Gegenkopplungsspannungen zusätzlich moduliert wird.
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Wir de man eine derartige Schaltung ohne Kompensation der Grundwelle
vornehmen, so würde die einem Gitterkreis der Hochfrequenzstufe zugeführte niederfrequente
Gegenkopplungsspannung eine Gegenmodulation hervorrufen, die dann nicht mehr steigerungsfähig
wäre, wenn die außerhalb des Gegenkopplungskreises liegende Vorstufe bereits den
maximalen Modulationsgrad erreicht hat.
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Wird jedoch im !Sinne der Erfindung bei dieser niederfrequenten Gegenkopplung
mit Kompensation die Anordnung gemäß Fig. 3 getroffen, wobei auch die Kompensationsspannung
von einer noch nicht im Gegenkopplungskreis liegenden Vorstufe über einen zweiten
Gleichrichter erzeugt wird, so kann man wieder von einem Brückenzweig lediglich
die Niederfrequenzspannungen und Gleichspannungen weiterleiten, die nur durch Verzerrung
der Röhren hervorgerufen werden und diese durch Zuleitung in einem Gitterkreis eine
Gegenmodulation hervorrufen lassen.
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Es wurden Hochfrequenzgegenkopplungen bei Einseitenbandsendern mit
fehlendem Träger bisher nicht verwandt, da dies mit den bisher bekannten Schaltungen
praktisch unmöglich war. Es liegt nahe, mit Hilfe der bisher bekannten Methoden
die GegenkopplungbeiEinseitenbandsendern folgendermaßen zu bewerkstelligen. Die
hochfrequenten Einseitenbandschwingungen werden mit einem Hilfsträger gerriischt,
sodann gleichgerichtet und die niederfrequenten Ausgangsspannungen des Gleichrichters
einer NF-.Modulationsstufe zugeführt. Diese Methode ist aber praktisch nicht ausführbar,
da zwischen Niederfrequenzstufen und den hochfrequenten Endstufen bei Einseitenbandsendern
stets Trägerfrequenzwandler und Selektionsstufen liegen, so daß eine Gegenkopplung
hinsichtlich ihrer richtigen Phasenlage praktisch nicht mehr beherrschbar erscheint.
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Mit der vorgeschlagenen Methode der Gegenkopplung kann jedoch unmittelbar
trotz des fehlenden Trägers eine Entzerrung einer oder mehrerer Hochfrequenzstufen
herbeigeführt werden. Dies sei an Hand einer kurzen Rechnung angedeutet.
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Es"werde angenommen, daß der Augenblickswert einer Summenschwingung,
bestehend aus zwei im Einseitenbandspektrum liegendenTeilschwingungen der Frequenz
a und a -l- b, durch den Ausdruck gegeben sei, wobei b << a
x = A cos a .+ B cos (a # ö).
Es wird gesetzt P = A -i-
B cos b und Q =#B sin b, weiter
und ferner
Die resultierende Schwingung ist nun umgeformt x = R cos (a -l- (p).
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R und 99 sind nun die niederfrequent veränderlichen Werte der Amplitude
und Phase der resultierenden Schwingung (b << a).
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Die Amplitudencharakteristik (Schwinglinie) der zu entzerrenden Röhre
sei durch den Ausdruck gegeben y - a x -c x3, wobei y den Strom im
Anodenkreis und x die Gitterspannung bedeute. Setzen wir nun den oben angeschriebenen
Ausdruck. für die beiden Schwingungen ein, so erhalten wir als nicht lineares Glied
Der zweite Summand, der die dreifache Frequenz ergibt, wird durch die Selektion
des Hochfrequenzkreises abgeleitet, so daß die gesamte Ausgangsschwingung y' durch
den Ausdruck gegeben ist y' = [aR-a,25 c R3] cos (a + q9).
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Damit die nicht linearen Verzerrungen aufgehoben werden, muß das Glied
R3 möglichst kompensiert werden. Dies geschieht durch Gegenmodulation über eine
Kompensationsbrücke. Es ist jedoch zu beachten, daß das Fehlerglied ebenfalls eine
Gleichstromkomponente enthält. Eine einfache Nachrechnung zeigt, daß die Klirrfaktorbildung
bzw. das übersprechen bei Einseitenbandbetrieb nur ausgeschaltet wird, wenn möglichst
auch diese Gleichstromkomponente verhältnisrichtig mit den periodischen Schwingungen
gegengekoppelt wird. Für
Einseitenbandbetrieb empfiehlt sich daher
eine Schaltung, die im Prinzip in Fig. 3 dargestellt ist und kurz beschrieben werden
soll. An die Vorstufe L' des Hochfrequenzsenders wird ein Gleichrichter GE angekoppelt,
ebenso an den Ausgang der Endstufe E ein anderer Gleichrichter GA. Die Ausgänge
dieser Gleichrichter werden an die entgegengesetzten Diagonalen der Kompensationsbrücke
nach Hochfrequenzsiebung angeschaltet, und zwar GE an die Klemmen i, .2 und GA-
an die Klemmen 3, .4. Im Zweige 2, 4 der Brücke werden die ausgangs- und eingangsseitig
vorhandenen Spannungen kompensiert. Nur die ausgangsseitig übrigbleibenden Zerrspannungen
erzeugen an diesen Klemmen eine Restspannung, die in Gegenphase dem Gitterkreis
der Endstufe zugeführt wird an die Klemmen des .Blockkondensators CB, wo sie eine
Gegenmodulation der Endstufe und damit eine Entzerrung bewirken.
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Handelt es sich insbesondere um Hochfrequenzstufen mit moduliertem
Träger, so braucht, wenn nicht die Schwankungen des Trägers mitkompensiert werden
sollen, die Brücke nicht unmittelbar an den Gitterkreis der zu entzerrenden Stufe
angeschlossen zu werden, vielmehr kann dies über einen Transformator T (Fig. 4)
geschehen. In Fig. 4 sind die beiden Gleichrichter für die Ausgangs- und Eingangsseite
angedeutet, die ebenfalls, wenn die Gleichstromkomponenten der Gleichrichter und
damit die Trägerschwankungen des Senders nicht kompensiert werden müssen, nicht
unmittelbar an die Brücke angeschlossen werden müssen, sondern beispielsweise über
Blockkondensator CB und CE ".
Bei den Gleichrichtern hat man bekanntlich darauf
zu achten, daß die Gleichstromwiderstände und Wechselstromwiderstände übereinstimmen.
Dies geschieht, wie in Fig. 4 schematisch angedeutet, durch in Serie mit den Ausgangswiderständen
RE und RA eingeschaltete Drosseln DE, DA. Für den Gleichstrom haben die beiden
Gleichrichter die Außenwiderstände RE und RA, für den Wechselstrom den entsprechend
gleich großen Widerstand der Kompensationsbrücke zwischen den Klemmen i, 2
bzw. 3, 4. Selbstverständlich kann die Gegenkopplung abweichend v omSchema
3 auch über mehrere Zwischenverstärkerstufen wirksam angeordnet werden.