DE928476C - Schaltung zur Tastung bzw. Aus- und Einschaltung eines Hochfrequenzgenerators - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Tastung bzw. Aus- und Einschaltung eines Hochfrequenzgenerators, besonders eines solchen, der in einer Hochfrequenzsendeanlage für Nachrichtenzwecke verwendet wird. Die Schaltung nach der Erfindung bildet eine Verbesserung bekannter Tastschaltungen; sie ist dabei einfach und zuverlässig und ermöglicht bei einer Station mit Gegenverkehr einen befriedigenden Empfangsbetrieb in den Pausen oder Zwischenräumen der Sendung.

Die Erfindung ist sowohl für Telegraphie- als auch für Telephoniesender anwendbar. Beispielsweise kann sie mit Vorteil zur Tastung eines TeIegraphiesenders verwendet werden, wenn gefordert ist, daß mit einem in der Nähe befindlichen Empfänger ein durchlaufender Abhörbetrieb gemacht wird. Diese häufige Forderung wird nach gegenwärtiger Praxis im allgemeinen durch Ein- und Ausschalten der Oszillator stufe des Senders erfüllt; aber diese Maßnahme hat viele bekannte Mängel, ao besonders eine Verringerung der Frequenzstabilität und Schwierigkeiten bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten sowie Tastgeräusche. Bei ihrer Anwendung auf Telephoniesender wird durch die Erfindung eine sehr befriedigende schnelle Umschaltung zwischen as den Betriebszuständen »Senden« und »Empfang« bewirkt. In Sendeanlagen für Telegraphie und TeIephonie wird mit Hilfe der Erfindung eine gute Arbeitsweise mit hoher Schaltgeschwindigkeit erzielt, da die Wirkungsweise eine rein elektronische ist.

Eine gute Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besteht bei den Funksprecheinrichtungen von Küstenschiffen und anderen kleinen Schiffen, deren Bedürf-

nisse durch die Schaltung nach der Erfindung gut erfüllt werden können. Die dabei hauptsächlich in Betracht zu ziehenden Anforderungen sind Einfachheit, Zuverlässigkeit und Billigkeit, ferner die Möglichkeit, von »Empfangen« auf »Senden« mit möglichst geringer Verzögerung überzugehen, beispielsweise mit einer Verzögerung von nur einer oder zwei Millisekunden, und schließlich die Verwendbarkeit der gleichen Trägerfrequenz für Senden ίο und Empfang ohne Beeinträchtigung der Empfängerleistung. Wie später dargelegt wird, erfüllt die Schaltung nach der Erfindung diese schwierigen Bedingungen; ihre Anwendung ergibt eine Verbesserung bekannter Tastschaltungen mit durchschwingendem Oszillator, in welchen die bis jetzt für die Umschaltung von »Senden« auf »Empfang« gebräuchlichen schnell schaltenden Relais entbehrlich werden.

Bei einer Schaltung mit einem durchschwingenden, vorzugsweise kristallstabilisierten Hochfrequenzoszillator, dessen Ausgangsklemmen bzw. Ausgangsleitungen zur Tastung bzw. Aus- und Einschaltung der dem Eingangskreise einer nachfolgenden Stufe zugeführten Hochfrequenzspannung durch eine relaisartige, mittels einer veränderlichen Steuerspannung gesteuerte Einrichtung überbrückt werden, dient erfindungsgemäß als solche eine mit vorzugsweise starker Spannungsgegenkopplung versehene Tast- bzw. Schaltröhre, welche für die vorausgehende Generatorstufe eine vergleichsweise kleine Ausgangsimpedanz erzeugt, wenn sie leitfähig ist, welche aber eine vergleichsweise große Ausgangsimpedanz erzeugt, wenn sie durch die Steuerspannung gesperrt ist. Die Erfindung kann vorzugsweise in einer Sender-Empfänger-Anordnung, beispielsweise für Wechsel- oder Gegensprechverkehr, verwendet werden.

Es ist zu erwähnen, daß bereits Tastschaltungen mit nicht durchschwingenden Oszillatoren bekannt sind, in denen die Schwingungen durch den niedrigen Wechselstromwiderstand einer parallel zum Schwingungskreis geschalteten, im ausgetasteten Zustand leitend gesteuerten Röhre völlig unterdrückt werden. Dabei ist es auch bekannt, durch Anwendung einer Gegenkopplung bei der zum Schwingungskreis parallel geschalteten Röhre das Zusammenbrechen der Schwingungsspannung auf den Wert Null noch zu beschleunigen. Diese bekannten Schaltungen können jedoch hinsichtlich der erzielten Frequenzkonstanz nicht mit der Schaltung nach der Erfindung verglichen werden, da sie als Schaltungen mit direkter Ein- und Austastung der Oszillatorschwingung auch deren Mängel aufweisen, hauptsächlich Frequenzänderungen während der Ein- und Ausschwingzeiten und eine Abhängigkeit der Frequenz von dem Verhältnis der über längere Zeit summierten Eintastzeiten und Austastzeiten, welches neben anderen Faktoren die Erwärmung der im Oszillator enthaltenen Schaltelemente bestimmt. Durch die Anwendung der Erfindung wird demgegenüber eine praktisch trägheitslose Tastung der Spannung durchschwingender Oszillatoren bei Einhaltung sehr niedriger Werte der im Austastzustand noch vorhandenen Restspannung und unter Aufrechterhaltung der Frequenzkonstanz eines nicht getasteten Oszillators erzielt.

Wenn der Sender zu einer Funksprechstation gehört und bei der Schaltung nach der Erfindung der Umschaltvorgang von der Zeichenspannung, also in diesem Falle von der Sprechspannung, gesteuert werden soll, kann die Steuerspannung durch eine an sich bekannte Einrichtung erzeugt werden, welche geeignet ist, von den Sprechspannungen eine Steuerspannung abzuleiten; die Vorspannung der Taströhre ist so gewählt, daß diese für den Betriebszustand »Empfang« leitfähig ist, beispielsweise durch eine Gittervorspannung, welche den Arbeitspunkt auf der Ausgangsstromkennlinie in ein Gebiet großer Steilheit legt; für den Betriebszustand »Senden« wird die von der Zeichenspannung abgeleitete Steuerspannung der Taströhre in solchem Sinne und in solcher Größe zugeleitet, daß diese praktisch gesperrt ist, beispielsweise durch eine negative Gittervorspannung, welche den Arbeitspunkt auf der Ausgangsstromkennlinie jenseits des unteren Kennlinienbogens verlagert. Da dort kein Strom mehr durch die Röhre fließt, ist auch die Spannungisgegenkopplung nicht mettr im Sinne einer Herabsetzung des Ausgangswiderstandes wirksam.

Die Oszillatorstufe eines Senders ist gewöhnlich in einem Abschirmgehäuse untergebracht, wobei alle in das Gehäuse hineingehenden und alle herauskommenden Leitungen — mit Ausnahme der Hochfrequenzausgangsleitung der Steuerstufe selbst — Hochfrequenzsperrglieder enthalten. In solchem Falle wird die Überbrückungsröhre (welche der Einfachheit halber als Taströhre bezeichnet wird) vorzugsweise innerhalb - des Abschirmgehäuses untergebracht und so angeordnet, daß die überbrückende Verbindung durch die Taströhre zwecks Erdens der Verbindung des Ausganges der Oszillatorstufe mit dem Abschirmgehäuse so nahe wie irgend möglich bei dem Punkte liegt, wo die Hochfrequenzausgangsleitung der Oszillatorstufe durch das Abschirmgehäuse hindurch und zu der nächsten Hochfrequenzverstärkerstufe geführt ist. Die Schaltung der Taströhre kann so ausgebildet sein, daß diese, wenn sie leitfähig gesteuert ist, auch die Funktion übernimmt, einer oder mehreren nachfolgenden Hochfrequenzverstärkerröhren des Sen- no ders eine negative Vorspannung geeigneter Größe zuzuführen, durch welche die Verstärkung dieser Röhren für den Betriebszustand »Empfang« weitgehend herabgesetzt wird, vorzugsweise bis zu dem Zustand der praktischen Sperrung. Durch diese Maßnahme wird die Neigung zu Störungen des Empfanges weiter vermindert.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen weiter beschrieben, welche vier Ausführungsformen für den Fall von Stationen zeigen, die auf Küstenfrachtschiffen oder Fischdampfern Verwendung finden können, wobei eine kristallstabilisierte Oszillatorstufe verwendet ist. Die Fig. 1 bis 3 sind weitgehend vereinfacht, wobei die für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Schaltungsteile weggelassen sind. Fig. 4 zeigt mehr Einzelheiten.

Für einander entsprechende Teile sind in allen Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet.

In Fig. ι ist die Anode 2 der Oszillatorröhre 1 mit dem positiven Pol -j- HT der Spannungsquelle über den Ausgangswiderstand 3 verbunden; außerdem ist die Anode mit der Kathode 4 der Taströhre 5 über den Kondensator 6 und über einen weiteren Kondensator 7, der mit 6 in Reihe liegt, mit dem Steuergitter der nachfolgenden Hochfrequenzverstärkerröhre 9 verbunden; die Leitung 10 zu diesem Steuergitter durchdringt das Abschirmgehäuse SB, in welchem sowohl die Oszillatorröhre als auch die Taströhre untergebracht sind. Die Taströhre ist eine Triode in Kathodenverstärleerschaltung; ihre Anode ist mit dem Pol + HT über einen Widerstand 12 und ihre Kathode mit dem geerdeten Abschirmgehäuse über einen weiteren Widerstand 13 verbunden. Die Anode 11 und das Steuergitter 22 der Taströhre sind über Hochfrequenzüberbrückungskondensatoren 14 und 15 von geeigneter Größe mit dem Abschirmgehäuse verbunden, und zwar an Punkten, welche so nahe wie möglich bei dem Durchlaß der Ausgangsleitung 10 durch die Abschirmung liegen. Das Steuergitter der Taströhre ist über den Widerstand 16 und über eine Leitung 17, welche aus der Abschirmung herausführt, mit dem in Blockform dargestellten Steuerspannungserzeuger 18 verbunden. Dieser kann von an sich bekannter Art sein und soll von den Sprechspannungen eine Steuerspannung ableiten. Die Oszillatorschaltung ist ebenfalls an sich bekannt und enthält ein frequenzbestimmendes piezoelektrisches Element 19.

Wenn die S teuer spannung dem Betriebszustand » Senden« entspricht, ist dieTaströhre stromundurchlässig, und die hochfrequente Ausgangsspannung des Oszillators gelangt auf normale Weise zu dem Hochfrequenzverstärker. Wenn jedoch die Steuerspannung dem Betriebszustand »Empfang« entspricht, wird die Taströhre voll leitfähig gesteuert, ihr Arbeitspunkt auf der Gitterspannungs-Anodenstrom-Kennlinie also auf ein Gebiet maximaler Steilheit gebracht, so daß sie die Hochfrequenzausgangsleitung des Oszillators über ihren eigenen, zwischen den Ausgangselektroden vorhandenen, sehr kleinen elektronischen Widerstand mit der geerdeten Abschirmung verbindet.

Bei dieser Anordnung ist die Ausgangsimpedanz für den Oszillator weitgehend durch seinen Vorschaltwiderstand gegenüber der Spannungsquelle bestimmt und mag etwa 10 000 Ohm betragen. Die Impedanz zwischen der Kathode der Taströhre und Erde ist ungefähr gleich dem reziproken Wert der Steilheit und mag in einem praktischen Fall etwa 100 Ohm betragen, wenn die Röhre leitend gesteuert ist. Die Herabsetzung der Spannung an der Hochfrequenzausgangsleitung kann daher in der Praxis im Verhältnis 100 : 1 erfolgen.

Die Wirkung der Schaltung gemäß der Erfindung kann hinsichtlich des Sperrverhältnisses noch verbessert werden durch zusätzliche Sperrung des nachfolgenden Hochfrequenzverstärkers bei dem Betriebszustand »Empfang«, wenn es erforderlich erscheint, sind besondere Sicherheiten gegen Störungen des Empfängsbetriebes vorzusehen. Obwohl diese Sperrung des nachfolgenden Hochfrequenzverstärkers auch dadurch bewirkt werden kann, daß die in dieser Stufe arbeitende Röhre für den Fall sehr geringer hochfrequenter Steuerspannung durch eine feste Vorspannung gesperrt ist, so ist es doch vorteilhafter, die Taströhre nicht nur für die schon beschriebene Überbrückungsfunktion, sondern gleichzeitig auch für eine sperrende Vorspannungsänderung an einer Verstärkerröhre zu verwenden. In Fig. 2 versieht die Röhre 5 diese beiden Funktionen.

In Fig. 2 ist die Anode 2 der Oszillatorröhre 1 über einen Kondensator 20 mit dem Steuergitter 8 der Hochfrequenzverstärkerröhre 9 verbunden, welche im Betriebszustand »Empfang« gesperrt werden soll, und außerdem über den gleichen Kondensator 20 und einen zweiten Kondensator 21 mit dem Steuergitter 22 der Taströhre 5, deren Anode 11 ebenfalls mit dem Steuergitter 8 der Röhre 9 verbunden ist. Das Steuergitter 22 der Röhre 5 ist über den Widerstand 16 mit dem Steuerspannungserzeuger 18 verbunden; die Generatorseite dieses Widerstandes steht mit dem Abschirmgehäuse SB über einen Überbrückungskondensator 23 in Verbindung. Die Kathode 4 der Taströhre ist mit der Abschirmung über eine Spannungsquelle 24 verbunden, welche in der Praxis etwa 24 Volt haben kann und deren negative Klemme an die Abschirmung angeschlossen ist. Die Spannungsquelle 24 ist durch einen Kondensator 25 überbrückt.

Das Steuergitter 8 der Röhre 9 ist mit der Kathode über den Widerstand 26 verbunden, der gleichzeitig als Anodenwiderstand für die Röhre 5 und Gitterwiderstand für die Röhre 9 dient. Die Kathode der letztgenannten Röhre ist mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 27 von beispielsweise 140 Volt verbunden, die in der üblichen Weise durch den Kondensator 28 kapazitiv überbrückt ist und deren negative Klemme geerdet ist.

Wenn in dieser Anordnung die von dem Steuer-Spannungserzeuger 18 abgegebene Spannung Null ist, ist die Taströhre 5 gesperrt, und die Hochfrequenzverstärkerröhre 9 erhält die volle hochfrequente Aussteuerung, wobei ihre Vorspannung für normalen C-Betrieb eingestellt ist. Wenn jedoch die Steuerspannung über einen durch die Vorspannungsquelle 24 bestimmten Wert ansteigt, wird die Taströhre voll leitend, und durch den dadurch verursachten wesentlichen Spannungsabfall an ihrem Außenwiderstand 26, der auch im Gitterkreis der Röhre 9 liegt, wird diese Röhre gesperrt. Gleichzeitig erscheint die Taströhre infolge ihrer großen Spannungsgegenkopplung als eine Überbrückung von niedrigem Widerstand, beispielsweise von 100 Ohm, zwischen dem Steuergitter der Röhre 9 und Erde. Auf diese Weise ist die Röhre 9 unwirksam gemacht und gleichzeitig die Hochfrequenzausgangsleitung 10 des Oszillators geerdet.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Abwandlung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform, welche von derjenigen nach Fig. 2 hauptsächlich darin ab-

weicht, daß ein Widerstand 29 ungefähr von der Größe des reziproken Wertes der Steilheit der Taströhre 5 in die Leitung zwischen der Anode 11 der Taströhre und dem Verbindungspunkt der Konden-S satoren 20 und 21 eingeschaltet ist. Diese Abwandlung ergibt eine beträchtliche Verbesserung der Wirkungsweise, weil durch die Einschaltung dieses zusätzlichen Widerstandes die Hochfrequehzspannung am Gitter der Verstärkerröhre im wesentlichen auf Null herabgesetzt wird.

In der Anordnung nach Fig. 4 verkörpert eine Doppeltriode gleichzeitig die Oszillatorröhre und die Taströhre; dementsprechend ist die Doppeltriode auf einer Seite mit 1 und auf der anderen Seite mit 5 bezeichnet. Die Heizfäden 30 und 31 der Röhrenkathoden werden von der Stromquelle 32 über Vorschaltwiderstände 33 und 34 gespeist. Die Heizleitung ist mittels eines Kondensators 35 dicht bei ihrem Eintritt in das Abschirmgehäuse hochfrequent kurzgeschlossen. In der Betriebsstellung »Senden« ist die vom Steuerspannungserzeuger 18 gelieferte Spannung Null, und die vom Oszillatorteil der Doppeltriode erzeugten Schwingungen werden auf das Steuergitter 8 der Hochfrequenzverstärkerröhre 9 über den Kondensator 20 und den Widerstand 29 übertragen. In diesem Betriebszustand ist die Taströhrenhälfte 5 durch die ihrer Kathode 4 über die Drossel 38 zugeleitete positive Spannung der Spannungsquelle 32 stromundurchlässig.

Bei Empfang wird die Taströhre 5 leitend, weil ihrem Gitter 22 von dem Generator 18 eine positive Steuerspannung aufgedrückt wird; es fließt daher Strom von der Quelle 27, so daß am Widerstand 26 ein hinreichender Spannungsabfall für die Sperrung der Verstärkerröhre 9 entsteht. Gleichzeitig wird die Impedanz der Taströhrenhälfte infolge der starken Rückkopplung auf das Gitter 22 wesentlich herabgesetzt, durch die Hilfe des Widerstandes 29, dessen Wert ungefähr gleich dem reziproken Wert der Steilheit der Taströhre ist, fast bis auf Null, so daß die Leitung 10 scheinbar gegen Erde kurzgeschlossen wird.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Schaltung mit einem durchschwingenden, vorzugsweise kristallstabilisierten Hochfrequenzoszillator, dessen Ausgangsklemmen bzw. Ausgangsleitungen zur Tastung bzw. Aus- und Einschaltung der dem Eingangskreise einer nachfolgenden Stufe zugeführten Hochfrequenzspannung durch eine relaisartige, mittels einer veränderlichen Steuerspannung gesteuerte Einrichtung überbrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als solche eine mit vorzugsweise starker Spannungsgegenkopplung versehene ' Tast- bzw. Schaltröhre (5) dient, welche für die vorausgehende Generatorstufe eine vergleichsweise kleine Ausgangsimpedanz erzeugt, wenn sie leitfähig ist, welche aber eine vergleichsweise große Ausgangsimpedanz erzeugt, wenn sie durch die Steuerspannung gesperrt ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Sender-Empfänger-Anordnung, vorzugsweise für Wechseloder Gegensprechverkehr.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für die Taströhre (5) von der Zeichenspannung, vorzugsweise von der den Sender modulierenden Sprechspannung, abgeleitet ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zeichenspannung abgeleitete S teuer spannung der für den Betriebszustand »Empfang« leitfähigen Taströhre (5) in solchem Sinne und in solcher Größe zugeleitet ist, daß diese für den Betriebszustand »Senden« praktisch gesperrt ist.
5. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorstufe und die Taströhre (5)' in einem Abschirmgehäuse (SB) untergebracht sind und daß die überbrückende Verbindung der Ausgangsleitung durch die Taströhre (5) nahe dem Punkte angeordnet ist, bei dem diese Leitung (10) durch das Abschirmgehäuse (SB) 'hindurchgeführt ist.
6. 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, vorzugsweise nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine von der Taströhre (5) abgeleitete Spannung die Verstärkung einer nachfolgenden Hochfrequenzverstärkerstufe (9) des Senders für den Betriebszustand »Empfang« weitgehend herabgesetzt wird, vorzugsweise bis zum Zustand der praktischen Sperrung.
7. 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hochfrequenzausgangsleitung zwischen der Oszillatorstufe (1) und der nachfolgenden Hochfrequenzverstärkerstufe (9) ein Widerstand (29) eingeschaltet ist, dessen Größe wenigstens ungefähr gleich dem reziproken Wert der Steilheit der Taströhre (5) ist.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangselektrode, vorzugsweise die Anode (11) der Taströhre (5), auf der der nachfolgenden Hochfrequenzverstärkerstufe (9) zugekehrten Seite des genannten Widerstandes (29) an die Hochfrequenzausgangsleitung (10) angeschlossen ist, während no das Steuergitter (22) der Taströfatre (S) vorzugsweise über einen Kondensator (21) auf der der Oszillatorstufe (1) zugekehrten Seite des Widerstandes (29) an die Hochfrequenzausgangsleitung (10) angeschlossen ist.

   Angezogene Druckschriften:

   Britische Patentschrift Nr. 606 971;

   Chance, Hughes, Mac Nichol, Sayre, Williams »Waveforms« McGraw-Hill Book iao Comp, New York 1949, S. 142 bis 145; »Electronics«, März 1947, S. 126.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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