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Gerät für hochfrequente Verbindungen Der hochfrequente drahtlose Nachrichtenverkehr
zwischen zwei oder mehreren Stationen !stellt besondere Anforderungen an die verwendeten
Geräte, wenn :der Verkehr zwischen je zweien der Stationen auf ein und derselben
Welle in beiden Richtungen abgewickelt werden soll. Mit Vorteil verwendet man zu
diesem Zweck auf Senden und Empfangen umschaltbare Geräte folgender Bauart. Von
zwei Ortsoszillatoren I und II dient der eine I beim Empfangsbetrieb als Überlägerer
zur Gewinnung der Zwischenfrequenz und beim Senden zur Erzeugung derjenigen Hochfrequenzspannung,
die durch die Wechselspannung des anderen Oszillators II, dessen konstante Frequenz
gleich der genannten Zwischenfrequenz ist, moduliert wird und so u. a. eine Wechselspannung
erzeugt, die id'ie -gleiche Frequenz hat wie die empfangene Trägerwelle. Im nachstehenden
werden gewisse technische Verbesserungen an diesen Geräten beschrieben, die in erster
Linie von Bedeutung für ein sicheres und stabiles Arbeiten im Betrieb sind. Das
Aufbauschema der Fig. i vergegenwärtige nochmals in einfachster Art die Wirkungsweise
einer solchen auf Senden und Empfangen umschaltbaren Station. Der eine Oszillator
I ist mit der Mischstufe M verbunden. Die Frequenz der in I erzeugten Spannungen
ist durch Abstimmregelung einstellbar. Beim Empfangen ist der Schalthebel des Schalters
Si nach oben gelegt und verbindet so die Antenne A ebenfalls mit der Mischstufe
M; der Schalthebel des Schalters S2 ist nach unten gelegt und schließt den in der
Regel einen Zwischenfrequenzverstärker enthaltenden Demodulatorteil D an den Ausgang
der Mischstufe an. Die gegebenenfalls durch Antennenabstimmung
oder
durch Eingangsfilter ausgesiebte Trägerfrequenzempfangswelle ergibt zusammen mit
der Wechselspannung des Oszillators I in der Mischstufe die Zwischenfrequenzspannung.
Beim Senden ist der-Schalthebel des Schalters s, nach unten und der Schalthebel
von S2 nach oben gelegt. Da die Frequenz -der im Oszillator II erzeugten Spannung
mit der Resonanzfrequenz des Zwischenfrequenzteils übereinstimmt, wird in der Mischstufe
NI u. a. als Seitenbandwelle eine Spannung erzeugt, die frequenzmäßig genau der
beim Empfang aufgenommenen Empfangswelle entspricht. Diese Spannung wird beim Sendebetrieb
hinter der Mischstufe ausgesiebt und durch die Antenne A ausgesendet.
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Um bei einem solchen Gerät einerseits die erforderliche Empfangsempfindlichkeit
zu erzielen und andererseits beim Senden -eine genügende Stärke der Antennenerregung
zu gewinnen, wird man einen ;beim Empfang wirksam werdenden hochfrequenten Eingangsvertstärker
und ein oder mehrere heim Senden die hochfrequente Ausgangsspannurig verstärkende
Röhrenstufen vorsehen. Will mandabei mit an sich -bekannter Weise solche Hochfrequenzverstärkerstufen
sowohl für den Sende- als auch für den Empfangsbetrieb ausnutzen, so muß man geeignete
Umschaltvorrichtungen vorsehen, wie sie in einfacher Weise schematisch in Fig.2
dargestellt sind. Beim Senden sind -die Schalthebel von S2 und S4 nach oben und
die Schalthebel von Si und S3 nach unten gelegt und umgekehrt beim Empfangenmüssen
die Schalthebel entgegengesetzt gelegt sein, um den Hochfrequenzverstärker H zur
Verstärkung der durch die Antenne aufgenommenen Empfangsimpulse ausnutzen zu können.
Im übrigen entspricht ,die Wirkungsweise der durch den Hochfrequenzverstärker H
ergänzten Anordnung genau :derjenigen der in Fig. z :dargestellten Anordnung.
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Aus der schematischen Darstellung der Fig. 2 können bereitsdeutlich
die Mängel eines derart aufgebauten Gerätes abgelesen werden. Die verhältnismäßig
große Anzahl der Umschalter stellt einen nachteiligen feinmechanischen Aufwand dar
und bedingt eine entsprechende hohe Störanfälligkeit des Gerätes. Zur Vermeidung
von Rückkopplungserscheinungen müssen die Schalter in der Trennstellung von kapazitiven
Nebenschlüssen vollständig frei sein. Dies ist eine technisch noch nichtbefriedigend
gelöste Aufgabe. Der besonders auffallende Mängel der Schaltung ist aber vor allen
Dingen die unvermeidliche Länge der Verbindungsleitungen einerseits vom Verstärkerausgang
I zum Mischs.tufeneingang 2 und :andererseits beim Empfangsbetrieb die Verbindungsleitung
vom Mischstufenausgang 3 zum Hochfrequen.zverstätkereingang 4 beim Senden: Die genannten
Leitungen führen entweder die uriverstärkte Eingangsspannung .des Hoohfrequenzverstänkers
oder (die verstärkte Ausgangsspannung: Es treten also in diesen die jeweils vorhandene
Eingangsenergie @bzw. Ausgangsenergie führenden Leitungen Rückwirkungen auf, idie_:unmittellbar
die Stabilität und Wirkungsweise des Gerätes entscheidend beeinflussen. Vor entscheidender
Bedeutung wird daher im besonderen, wenn das .Gerät für kurze Wellen verwen.dei
werden soll, die Beseitigung dieser Ri-ickwirkungseffekte durch möglichst einfache
und zuverlässigf Maßnahmen.
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Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß :gelöst, indem nicht eine Mischstufe
wie bisher, sondern zwei Mischstufen in dem Gerät vorgesehen werden, von denen eine
beim Empfang und die andere beim Senden in Wirksamkeit tritt. Durch eine derartige
Ergänzung der Schaltung können die besagten Leitungen und zu einem gewissen Teil
die verschiedenen Umschaltvorrichtungen vermieden werden.
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Das schematische Aufbaubeispiel eines solchen Gerätes zeigt die Flg.
3. Die einzelnen Geräteteile, die mit den vorhergehenden übereinstimmen, sind mit
denselben Bezugszeichen versehen. Die beiden Mischstufen sind mit Ml und 11I2 bezeichnet.
Die erste-wird unmittelbar am Verstärkereingang, die andere unmittelbar am Verstärkerausgang
@angeordnet, so daß also an cdiesen Stellen nur kurze Verbindungsleitungen entstehen,
idie Eingangs- bzw. Ausgangsspannungen ,des Hochfrequenzverstärkers führen. Die
Mischstufen M1 und M2 können im einzelnen so ausgebildet sein, daß eine kapazitive
Übertragung von trägerfrequenten Spannungsimpulsen .auf die Leitung, die den Oszillator
I mit den Mischstufen verlbindet, weitgehend unterbunden ist, so daßdiese Leitung
keine maßgebliche schädliche- Rückwirkungsver'bindung vom Ausgang zum Eingang des
Hochfrequenzverstärkers darstellt. Es kann also auf ,diese Weise der Hochfrequenzverstärker
sehr stabil und betriebssicher aufgebaut werden.
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Darüber hinaus bestecht die Möglichkeit, beim Umschalten vom Senden
auf Empfangen und umgelehrt den Entladungsstrom der betreffenden Mischröhre aus-
bzw. einzuschalten. Beim Empfangen also wird die Mischstufe M1 durch Ausschaltung
ihrer Entladungsstrecke außer Betrieb gesetzt. Dadurch ist automatisch der Oszillatör
II vom Hochfrequenzverstärkereingang getrennt, wie auch die Verbindungsleitung des
Oszillators I von der Eingangsleitung zum Hochfreqwenzverstärker elektrisch vollständig
getrennt ist. Beim Senden wird umgekehrt verfahren und der Entladungsstrom der Mischstufe
M2 ausgeschaltet. Hierdurch wird eine etwa bestehende- restliche Rückwirkung vorn
Hochfrequenzverstärkerausgang auf die Verbindungsleitung vom Oszillator I zur Mischstufe
M2 beseitigt. Bei dem in dieser Weise ausgebildeten Gerät ist nur noch die Antennenumschaltung
erforderlich und damit die große Anzahl der in dem Gerät nach Fig. 2 noch erforderlichen
trägerfrequenten Umschalter vermieden.
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Je nach den verwendeten Frequenzen werden die Ansprüche an die Rückwirkungsfreiheit
der Hochfrequenzverstärkerausgangsleitungen auf die Hochfrequenzverstärkereingangsleitungen
verschieden groß sein. Soll das Gerät in einem sehr kurzwelligen Frequenzbereich
verwendet werden, so
können unter Umständen die vorgeschlagenen
Maßnahmen zur Beseitigung von Rückwirkungen noch nicht ausreichen. Für derartige
Fälle wird zur zweckmäßigen Ergänzung des Gerätes der Vorschlag gemacht, in die
Verbindungsleitung, die die Generatorspannung des Oszillators I an die Empfängermischstufe
M2 führt, eine für die trägerfrequente Verstärkerausgangsspannung wirksame Rückkopplungssperre
in Gestalt einer Mehrelektrodenröhre zu legen. Man kann bei dieser Röhre auf eine
Verstärkerleistung im Zuge der Leitung von I zu 1172 zugunsten einer unbedingten
Rückkopplungsfreiheit zwischen dem Anodenkreis und dem Eingangskreis dieser Röhre
verzichten.
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Eine besonders große Rückwirkungsfreiheit erzielt man durch eine in
die Leitung zwischen I und 312 geschaltete Mehrelektrodenröhre, vorzugsweise
dann, wenn der Anodenkreis aperiodisch ausgebildet wird und in den Kathodenkreis
der Mischröhre eingekoppelt wird.
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In Fig. q. ist die Schaltung eines in der gekennzeichneten Weise aufgebauten
Gerätes dargestellt. Der durch Abstimmregelung seines Resonanzkreises in seiner
Frequenz einstellbare Oszillator I ist als Röhrengenerator in der Dreipunktschaltung
aufgebaut. An der Anode 3 der Pentode i liegt der eine Pol des aus der Spule q.
und dem Drehkondensator 5 bestehenden Resonanzkreises. Zum Kondensator ist ein Trimmerkondensator
6 parallel geschaltet; dieser ist über eine (nur durch die gestrichelte Linie schematisch
angedeutet) mechanische Vorrichtung mit der Einstelleinrichtung des Oszillatorkondensators
5 gekuppelt und dient, durch die genannte Vorrichtung gesteuert, dazu, eine (bezogen
auf die Drehung .der Einstellwelle) winkellineare Frequenzänderung zu erzielen.
Der gitterseitige Anschluß des Resonanzkreises erfolgt über den Kondensator B. Der
Ableitwiderstand -des Gitters 7 ist mit g bezeichnet. Die erforderliche Gittervorspannung
wird indirekt durch -den Widerstand 16, der zwischen -der Kathode io und zwischen
dem Nullpotential angeordnet ist, erzeugt. Gleichzeitig dient 16 in dieser Schaltung
zur Kompensation von Frequenzschwankungen infolge von Betriebsspannungsänderungen;
zu diesem Zweck ist dieser Widerstand nicht durch einen Kondensator überbrückt,
er löst einen Gegenkopplungseffekt aus, der die genannte Wirkung aufweist. Das Bremsgitter
ii ist geerdet, das Schirmgitter 12 durch den Spannungsteiler 13, 14. an
die richtige Betriebsspannung gelegt. Hochfrequenzmägi.g ist das Schirmgitter 121
über den Kondensator 15 an Kathodenpotential gelegt. Zum Oszillatorkreis q., 5 ist
die Stufe der Pe.ntode ig parallel gelegt, und zwar erfolgt der Anschluß dieser
Stufe an der Anzapfung 17 der Spule q., während der Spulenanzapfungspun'kt 18 hochfrequenzmäßig
geerdet ist. Die Stufe der Pentode ig ist als Reaktanzstufe ,ausgebildet. Sie dient
dazu, erstens eine Abstimmgleichlaufregelung des Gerätes beim Empfangen zu bewirken
und zweitens beim Sendebetrieb eine Frequenzmodulation der ausgesendeten Welle zu
ermöglichen. Der Gitterkreis des Reaktanzrohres besteht im wesentlichen aus dem
Kondensator 2o und dem Widerstand 21, die beide in Reihe liegen und das P'hasendrehglied
für die Reaktanzstufe darstellen. Ferner liegt im Gitterkreis noch der Blockkondensator
22, :der Vorwiderstand 23 und die Sekundärspule (des Mikrofontransformators 26,
die mit einem Pol über den Blockkondensator 25 wechsielstrommäßig an Endpotential
gelegt ist. Die Leitung 24 führt beim Empfangen die Regelspannung zur automatischen
Nachabstimmung des Gerätes. Die Primärspule des Mikrofontransformators
26 bildet zusammen mit dem Mikrofon einen Stromkreis. Am Gitter 28 wird also
sowohl die Generatorwechselspannung um go° verschoben wirksam als auch beim Senden
die Modulationsspannung und beim Empfang die Abstimmgleichlaufregelspannung. Die
Anodenspannung für beide Stufen wird über die Drossel 29 zugeleitet.
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Die vom Netzgerät kommende Anodenspannungsleitung ist mit 30 bezeichnet.
Der negative Pol des Netzgerätes 3 i ist an Erdpotential gelegt.
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Über die Leitung 32 wird die Wechselspannung des Oszillators
I :der Mischstufe, die beim Sendebetrieb in Wirksamkeit tritt, zugeleitet. Als Mischröhre
beim Senden dient die Pentode 33. Über die Leitung 3,4 wird die Wechselspannung
des Oszillators I über die Röhre 35 zur Empfangsmischröhre 36 zugeführt.
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Zunächst seien nun die verschiedenen Stromkreise, die beim Senden
von Bedeutung sind, verfolgt. Über den Kopplungsgenerator 37 wird die Oszillatorspannung
von I dem Gitter 38 ,der Mischröhre 33 zugeführt. Beim Senden ist auch die Oszillatorstufe
II in Betrieb. Sie ist eine quarzgesteuerte Stufe von großer Frequenzstabilität.
Zwischen .dem Gitter 39 und dem Schirmgitter 40 liegt der Quarz q.1. Der genaue
Abgleich der Frequenz erfolgt mittels des Trimmerkondensators 4.2. Ferner ist das
Schirmgitter über den Kondensator kleiner Kapazität q.3 an Erde gelegt. Die Schirmgitterspannung
ergibt sich aus der Größe des Schirmgitterwi,derstandes 44, ,der zwischen Schirmgitter
und Anodenspannung liegt. Die selbsterregte Quarzstufe arbeitet besonders rückwirkungsfrei,
da der Anodenkreis der Oszillatorröhre II an den Schirmgitterkreis elektronengekoppelt
ist. Im übrigen besteht der Anodenkreis nur aus dem Ohmschen Anodenwiderstand q.5
und dem Kopplungskondensator q.6, der die Oszillatorspannung an das Gitter der Mischröhre
33 weiterleitet. Durch Mischung der beiden Oszillatorspannungen entsteht in der
Mischröhre u. a. eine Wechselspannung von der Frequenz, wie sie bei gleicher Einstellung
des Gerätes empfangen werden könnte. Auf dieser Frequenz ist der Anodenkreis der
Mischröhre 33 albgestimmt, und zwar ist der Resonanzkreis, bestehend aus dem Drehkondensator
47 und der Selbstinduktionsspule q:8, als Sperrkreis geschaltet. Dieser Abstimmkreis
ist beim Empfangsbetrieb der Eingangskreis des Hochfrequenzverstärkers, und beim
Sendebetrieb ist es der Kopplungskreis, der die Mischstufe der Röhre 33 an .den
Senderaus-i gangsverstärker legt.
Im Anschluß hieran seien jetzt
zunächst die folgenden !beim Empfangsbetrieb wirksam werdenden Stromläufe beschrieben:
Über die Leitung 34 wird, wie bereits erwähnt, die Oszillatorspannung von I ian
das Rohr 35 weitergeleitet, ;das zur Unterhindung von Rückwirkungen dient. Der Anodenkreis
,dieses Rohres ist aperiodisch ausgebildet und besteht im wesentlichen aus dem Hochohmwiderstand
49. Über :den Kopplungskondensator 5o ist der Anodenkreis an die Kathode 51 der
Mischröhre 36 angeschaltet. Der Kathodenkreis der Mischröhre wind-durch den Ohmschen
Widerstand 52 und durch das aus dem Ohmschen- Widerstand 54 und dem Kondensator
53 bestehende Zeitkonstantenglied gebildet. Über die Leitung 55 ist das Gitter der
Mischröhre an den Verstänkerausgang gelegt. Das Schirmgitter 56 ist in der bekannten
Weise durch den Spannungsteiler 57, 58 mit der richtigen Betriebsspannung versehen.
Im Anoidenkreis. der Mischröhre liegt der aus der Spüle 59 und dem Kondensator 6o
gebildete Sperrkreis, der auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist. Über die Leitung
Dz sind -die weiteren nicht mehr dargestellten Zwischenfreqüenzstufen angeschlossen.
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Der einzige Umschalter indem Gerät, der Trägerfrequenzleitungen trennt
und verbindet, ist der Antennenschalter 62, der entweder die Eingangs-Leitung 64
oder die Hochfrequenzverstärkeräusgangsleitung 65 an die Antenne 63 legt. Die beiden
Leitungen 64 und 65 sind albgeschirmt, um Rückwirkungen auszuschließen.
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Die erste Röhre des Hochfrequenzverstärkers ist mit 66 'bezeichnet.
Die weiteren Stufen .des Verstärkers sind nicht dargestellt; sie sind an der Stelle
67 zu denken. Nur ,die Verstärkerendröhre 68 ist wieder im einzelnen mit ihren Schaltelementen
eingezeichnet. Das Gitter dieser Endröhre ist über den Kopplungskondensator 69 ian
die Vorstufe angeschlossen. Die Gittervorspannung wird über die Hochfrequenzdrossel
70 zugeleitet. Der Kondensator 71 legt die Gitterspannungsleitung hochfrequenzmäßig
an Erde. Im Anodenkreis der Verstänkerendstüfe liegt der Sperrkreis, der aus der
Spule 72 und den beiden Kondensatoren 73 und 74 besteht: Der Drehkondensator 74
ist zusammen mit den anderen Drehkondensatoren des Hochfrequenzverstärkers sowie
mit den Abstimmkondensatoren,des Oszillatörs I über die Kupplung 75 verbunden, wodurch
,eine zwangsläufige Abstimmung aller Kreise des Gerätes herbeigeführt wird. Der
Umschalter, der zur Umschaltung des Gerätes vom Sende- auf Empfangsbetrieb dient,
hat das Bezugszeichen 76. Er besteht aus den einzelnen Schalthebeln 77, 78 und.
79. Die nach rechts angelegten Schalthebel zeigen die Schaltstellung beim
Empfang.
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Es bewirkt der Schalter 79 über !die Leitung 8o ,die Einschaltung
des Entladungsstromes der Mischröhre j6 sowie der-Trennröhre-35. Beim Empfang erhält
das Schirmgitter der Verstärkerendröhre 68 seine Spannung über den am Anodenpannungspotential
liegenden Ohmschen Widerstand 81, der in Reihe mit dem Ohmschen Widerstand 82 und
83 liegt. Durch diese Spannungsteilung erhält sowohl das Schirmgitter .als auch
die Kathode die erforderliche Betriebsspannung. Die Stärke des -durch diesen Spannungsteiler
fließenden Querstromes ist so gewählt, daß die gesamte Röhrenstufe beim Empfang
den gleichen Strom verbraucht wie beim Senden. Auf diese Weise wird erreicht, daß
das Gerät beim Empfangsbetrieb den gleichen Gesamtstromverbrauch hat und somit bei
der Umschaltung vom Senden auf Empfangen. keine Betriebsspannungsänderungen und
damit keine Änderungen der Betriebseigenschaften des Gerätes eintreten. Der Überbrückungskondensator
84 dient zur hochfrequenzmäßigen Erdung der Kathode. Der Schalter 77 legt das Gitter
der Endröhre 68 gleichstrommäßig an die Leitung 85. Diese Leitung 8-5 führt die
im Zwischenfrequenzteil ,des Gerätes gewonnene Regelspannung -für die Schwundausgleiehregelung
des Gerätes beim Empfangs#betrieh.
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Zwecks Umschaltung auf Senden werden die drei Schalthebel des Schalters
76 nach links gelegt wie auch (der Antennenumschalter 6:2 in entgegengesetzte
Schaltstellung gebracht.- Durch den Schalthebel 77 wird das Gitter der Verstärkerendröhre
68 an die Leitung 87 gelegt, ,die eine feste Gittervorspannung führt. Durch den
Schalthebel 79 wird der Entladungsstrom * der Oszillatorröhre 2 ` sowie der
Mischröhre 33 über die Leitung 86 eingeschaltet. Durch .den Schalter 78 wird beim
Senden der Schirmgitterwnderstand 81 überbrückt und kurzgeschlossen. Auf diese Art
und Weise erhält die Verstärkerendröhre Betriebsspannungen, die die größte Leistung
der Röhre ermöglichen.
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Alle anderen Schaltelemente erfüllen den an und für sich bekannten
Zweck. Mit 88 sind -die Gitterableitwiderstände bezeichnet. 89 sind die Bezugszeichen
für die Gitterkopplungskondensatoren, go kennzeichnet die Erdungskondensatoren der
Schirmgitter. gi sind die Ohmschen Schirmgitterwiderstände und g? die Beruhigungskondensatoren
für die Anodenspannung und 93 die dazugehörigen Beruhigungswiderstände. 94
sind die Erdungskondensatoren für die Kathoden und 95 die Ohmschen Kathodenwiderstände,
die in der Regel zur indirekten Erzeugung der notwendigen negativen Gittervorspannung
dienen. Mit 96 sind die geerdeten Bremsgitter bezeichnet.