DE944198C

DE944198C - UEberlagerungsempfaenger mit Grobabstimmung des Oszillators durch einen Drehkondensator und mit selbsttaetiger Scharfabstimmung

Info

Publication number: DE944198C
Application number: DER4511D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1935-05-03
Filing date: 1936-04-30
Publication date: 1956-06-07
Also published as: FR805703A; GB474682A; GB484701A; US2467345A

Description

Es sind bei Überlagerungsempfängern Einrichtungen zur selbsttätigen Scharfabstimmung bekannt, die so arbeiten, daß eine Frequenzregelröhre vorgesehen ist, die durch eine von der Verstimmung des Empfängers nach Größe und Richtung abhängige Gleichspannung gesteuert -wird und die ihrerseits die Frequenz des örtlichen Oszillators in einem derartigen Sinne beeinflußt, daß die Verstimmung kleiner wird. Die Gleichspannung wird ίο etwa den Anoden zweier in Gegentakt geschalteter Gleichrichter entnommen, die eingangs seitig mit zwei im entgegengesetzten Sinne gegen die Trägerzwischenfrequienz verstimmten Kreisen verbunden sind; nur bei genauer Abstimmung ist die resultierende Gleichspannung zwischen den beiden Anoden gleich Null, bei geringer Verstimmung ist sie von Null verschieden, und ihr Vorzeichen hängt vom Sinn der Verstimmung ab.

Die Nachstimmung des Oszillatorkreises durch die Regelröhre wird bei eimer bekannten Anordnung dadurch vorgenommen, daß die dynamische Gitter-Kathoden-Kapazität der Regelröhre parallel zum Oszillatorkreis liegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Überlagerungsempfänger mit kapazitiver Grobabstimmung des Oszillatorschwingkreises die Regelröhre als regelbare Induktivität geschaltet. Insbesondere wird vom Oszillator eine um 90"

gegenüber der Spannung am Schwingungskreis nacheilende Spannung an ein Gitter der Regelröhre gelegt und die Anode der Regelröhre mit dem spannungsführenden Ende des Schwingungskreises hoehfriequenzmäßig verbunden.

Es ist an sich-bekannt, daß eine Röhre als regelbare Induktivität geschaltet -werden kann. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anwendung liegt darin begründet, daß bei einem Überlagerungsempfänger ίο mit kapazitiver Grobabstimmung des Oszillatorschwingkreises der durch die Regelröhre dargestellte dem Oszillatorschwingkreis zugeschaltete Blindwiderstand nicht wie eine Kapazität, sondern wie eine Induktivität wirkt. Da nämlich während der Abstimmung die Schwingkreisspule ungeändert bleibt, bedungen gleiche Gittervarspannungsänderungen der Regelröhre gleiche Änderungen der Induktivität des Schwingungskreises. Diese bedeuten aber wiederum prözentisch gleiche Frequenzänderungen über den ganzen Veränderungsbereich des .Kondensators hinweg. Es läßt sich somit erreichen, daß Bereich und Empfindlichkeit der Frequenzregelung über jeden Abstimmbereich der Frequenz proportional sind. Bei der obenerwähnten bekannten Anordnung würde ein und dieselbe, durch die Regelröhre bedingte absolute Änderung der Kapazität am oberen Ende des Frequenzbandes, d. h. beim Kleinstwert des veränderbaren Kondensators eine sehr viel größere relative Frequenzänderung ergeben als beim Größtwert des Kondensators. Die Rechnung ergibt, daß bei dieser bekannten Anordnung die bei gleicher Gittervorspannungsände-. rung der Regelröhre erreichte relative Frequenzänderung proportional dem Quadrat der Frequenz ist. Die absolute Frequenzänderung und damit die Empfindlichkeit der Regelung sind also sogar der dritten Potenz der Frequenz proportional.

Es ist zwar schon die Aufgabe bekannt, die Empfindlichkeit der Frequenzregelung über den Absitimmberedch konstant zu halten. Bei der erwähnten bekannten Anordnung, bei der die Regelröhre als regelbarer Kondensator wirkt, wird zur Lösung dieser Aufgabe, also zum Ausgleich der - Empfindlichkeitsänderungen, eine frequenzabhängige Kopplung vorgesehen. Da derartige Kopplungen etwa mittels eines Kopplungskondensators oder einer Kopplungsspule aber im allgemeinen eine mit der ersten Potenz der Frequenz verlaufende Abhängigkeit der Kopplung zeigen, läßt sich die mit der dritten Potenz der Frequenz, also außerordentlich .stark erfolgende Änderung der Regelempfindlichkeit ohne besondere Mittel nicht ausgleichen. Bei der obenerwähnten 'bekannten Anordnung ist eine gemischte Kopplung vorgesehen, und es wird offenbar eine Resonanzerseheinung ausgenutzt. Da eine Resonanzkurve aber ebenfalls keine Kurve dritten Grades darstellt, dürfte 'eine Konstanz der Empfindlichkeit über einen weiten Bereich nicht zu erzielen sein. Ein weiterer Nachteil besteht in der Notwendigkeit, die Anordnung genau abzugleichen.

Durch die vorliegende Erfindung wird dagegen bereits bed unmittelbarer Ankopplung ohne besonderen Abgleich eine praktisch frequenzlineare Empfindlichkeit der Frequenzregelung über den gesamten Bereich hinweg erzielt.

Gegebenenfalls ~ kann noch zusätzlich eine einfache induktive oder kapazitive Kopplung verwendet werden, um eine genau konstante Empfindlichkeit zu erzielen.

Ein "Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. i. Hierin bedeutet A eine Empfangsantenne, ι einen Hochfrequenzverstärker, 2 eine Mischröhre, in der die empfangene Hochfrequenz mit der dem Oszillator 12 entnommenen Oszillatorfrequenz überlagert wird, 5 und 6 je einen Zwischenfrequenzverstärker. D^!er veränderbare Kondensator 3', der mit der Spule 3 einen auf die Hochfrequenz abgestimmten Kreis bildet, ist mit dem Kondensator 13, der mit der Spule 14 den im Gitterkreis des Oszillators liegenden Schwingungskreis darstellt, in bekannter Weise mechanisch gekuppelt. Die Kreise-4, 7, 8, 9, 10, 11 sind fest auf die Zwischenfrequenz abgestimmt. Der Ausgang des Kreises 11 möge zum Empfangsgleichrichter führen. Die in der Röhre 5 verstärkte Zwischenfrequenz wird ferner über den Kondensator 22 an das Steuergitter der Röhre 21 gegeben, die zwei verschiedenen Zwecken dient. Einerseits soll durch die Diodenstrecke 2 5 am Widerstand 28 eine Schwundregelspannung erzeugt werden, die durch die Siebkette 29,30 geglättet und den Gittern der Hochfrequenz- und Zwischenfrequienzverstärkerröhre sowie der Mischröhre zugeführt wird. Andererseits wird die verstärkte Zwischenfrequenz von der Anode über die parallel geschalteten Primärwicklungen P₁ und P₂ zweier Transformatoren geleitet, deren Sekundärseiten S₁ und S₂ mit den Kondensatoren 35 und 36 je einen abgestimmten Kreis bilden, deren Eigenfrequenzen im entgegengesetzten Sinne gegen die Trägerzwischenfrequenz verstimmt sind. So möge etwa, ■ wenn die Zwisehenfrequenzkreise auf 'eine mittlere Frequenz von 460 kHz abgestimmt sind, die Eigenfrequenz des Kreises S₁, 3 S 462 kHz, die des Kreises S₂,36 458 kHz betragen. Die beiden Kreise sind in Gegentakt über die beiden gleichen Belastungswiderstände 34 tvnd 34' an die beiden Diodenstrecken der Duodiode 31, 32, 33 gelegt. Zur Glättung der pulsierenden Gleichspannung sind die beiden Widerstände 34 und 34' mit Kondensatoren überbrückt. Die nicht mit der Kathode verbundene Seite des 'einen Widerstandes 34' ist geerdet. An der entsprechenden Seite des anderen Widerstandes entsteht dann gegenüber Erde eine Gleichspannung, die bei genauer Abstimmung gleich Null, bei einer 1:5 Abstimmung, . bei der die entstehende Trägerzwischenfrequenz zu hoch i'st, bei der also der Kreis S₁, 35 am stärksten- erregt ist, negativ, bed Verstimmung nach der anderen Seite positiv ist. Diese wird über den Widerstand 40 an das Steuer- iao gitter der als Frequenzregelröhre dienenden Pentode 38 gelegt. Dieses. Steuiergitter erhält dadurch, daß in der Kathodenleitung die Widerstandskondensatorkombmation39 liegt, eine Gittervorspannung, der sich die eben beschriebene, von der Verstimmung herrührende Gleichspannung überlagert. Außerdem

erhält das Steuergitter über den Kondensator 43 eine hochfrequente Spannung, die an dem in Serie mit der Selbstinduktion 14 im Schwingungskreis des Oszillators liegenden Widerstand R abgegriffen wird. Die eine Seite des Schwingungskreises ist mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden, während die andere Seite die Wechselspannung führt und kapazitiv mit dem Gitter der Oszillatorröhre und weiterhin unmittelbar mit der Anode der Regelröhre verbunden ist. Außerdem wird von diesem Punkt über den Kondensator 18 die Oszillatorfrequenz auf das eine Steuergitter 17 der Mischröhre 2 gegeben. Die Rückkopplung in der Oszillatorstufe geschieht durch die im Anodenkreis liegende Rückkopplungsspule 14', die mit der Spule 14 induktiv gekoppelt ist. Die an dem Widerstand Ft abgegriffene Wechselspannung ist bei passender Bemessung praktisch um 90° in der Phase verschoben gegenüber der am gesamten Schwingungskreis liegenden Wechselspannung. Diese Spannung, an das Steuergitter der Regelröhre 38 gelegt, erzeugt eine dagegen um i8o^u phasenverschobene, verstärkte Anodenspannung, die als wiederum um 90 bzw. — 90° gegenüber der Schwingungskreisspannung verschobene Rückkopplungsspannung am Schwingungskreis 13, 14 Hegt.

Die Wirkungsweise der Anordnung möge an einem Beispiel gezeigt werden. Es soll eine Station mit der Trägerfrequenz 600 kHz empfangen werden.

Die Oszillatorfrequenz muß also 1060kHz betragen, um eine Zwischenfrequenz von 460 kHz zu erzeugen. In Wirklichkeit sei die Oszillatorfrequenz infolge ungenauer Abstimmung von Hand gleich 1058 kHz. Die wirklich entstehende Trägerzwischenfrequenz ist also gleich 458 kHz. Die Folge ist, daß an dem Kreis S₂,36 eine hohe Spannung auftritt und ein starker Strom durch den Widerstand 3 4' fließt, der eine starke positive Spannung an der nicht geerdeten Seite erzeugt. Infolgedessen wird die Gitter vor spannung des Steuergitters der Frequenzregelröhre 38 weniger negativ, der Anodenstrom nimmt zu. Da bei der vorliegenden Schaltung der durch die Rückkopplung induzierte Blindwiderstand wie eine parallel zum. Schwingungskreis liegende positive Induktivität wirkt, bedeutet eine Vergrößerung des Anodenstromes eine Vergrößerung der Parallel-

' induktivität und damit eine Verkleinerung der im Schwingungskreis wirksamen Induktivität, d.h. eine Erhöhung der Oszillatorfrequenz. Diese ändert sich also· in der gewünschten Richtung. Bei Verstimmung nach der anderen Seite bewirkt die Regeleinrichtung eine Erniedrigung der Oszillatorfrequenz.

Die weiteren Abbildungen zeigen andere Möglichkeiten, um von der Oszillatorstufe eine gegenüber der Schwingungskreisspannung um 90⁰ nacheilende Spannung abzunehmen. In Abb. 2 wird die phasenverschobene Wechselspannung an einer im Rückkopplungskreis liegenden Impedanz, und zwar in diesem Falle an dem Kondensator C abgegriffen.

Die Gleichspannung wird hierbei über die Drossel 50 zugeführt. Der durch Rückkopplung induzierte Blindwiderstand stellt hier eine negative Induktanz vor. Die Zuführung der Regelgleichspannung muß daher im umgekehrten Sinne erfolgen wie bei Abb. i.

Es kann sein, daß der durch Rückkopplung induzierte Scheinwiderstand kein reiner Blindwiderstand ist, sondern eine Ohmsche Komponente hat, daß also die durch die Röhre 3 8 bewirkte Rückkopplungsspannung nicht genau um 90⁰ gegenüber der SGhwingungskreisspannung verschoben ist. Dieser Nachteil läßt sich vermeiden., wenn die Anordnung gemäß Abb. 3 verwendet wird. Hierbei liegt in Serie mit der Rückkopplungsspule eine, passend bemessene Induktivität L₁, die'. mit der Spule L₂ gekoppelt ist. An letzterer wird die Wechselspannung abgegriffen.

Unter bestimmten Bedingungen kann die Regelröhre durch den Oszillator derart beeinflußt werden, daß eine gewisse Frequenzmodulation entsteht. .

Diese Erscheinung wird wirksam verhindert durch die Anordnung, wie sie Abb. 4 zeigt. Bei dieser Schaltung ist als Oszillatorröhre .eine Heptode 12' benutzt, bei der der Schwingungskreis am ersten Gitter und die Rückkopplungsspule¹ an dem bier als -Anode wirkenden zweiten Gitter liegt. In der Zuleitung zu der eigentlichen Anode liegt der Kondensator C₁, an dem die Wechselspannung für das Steuergitter der Frequenzregelröhre abgegriffen wird, während die positive Gleichspannung über die Drossel 60 zurückgeführt wird. Der Kondensator C₁ und die Drossel 60 können auch ersetzt werden durch die Primärseite eines Zwischenfrequenztransformators.

Im Rundfunkbereich kann diese Kombination vorzugsweise eine Resonanzstelle gerade unterhalb des Frequenzbandes haben, derart, daß der effektive Wert von C₁ für die Oszillatorfrequenz am unteren Ende des Frequenzbandes geringer und dadurch die abgegriffene Spannung höher ist. Hierdurch läßt sich eine völlige Unabhängigkeit der Regelempfindlichkeit von der Grobabstimmung erzielen.

Die Anode der Regelröhre sowie die zu der Mischstufe führende Leitung sind mit auf der Spule 14 verschiebbaren Abgriffen verbunden. Der Widerstand 61 soll die positive Spannung für das als Anode wirkende zweite Gitter erniedrigen.

Abb. 5 zeigt eine Abwandlung der Anordnung gemäß Abb..4. Bei dieser Schaltung ist die Oszillatorröhre eine Pentode, etwa von derselben Type wie die Frequenzregelröhre. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Schaltung gemäß Abb. 4 bestehtlediglich darin, daß die Rückkopplungsspule in der Kathodenleitung der Oszillatorröhre liegt. Die Wechselspannung wird wieder an.einem in der Anodenleitung liegenden Kondensator C₂ abgegriffen.

Abb. 6 zeigt schematisch die Verbindung der vorliegenden Einrichtung zur selbsttätigen Scharfabstimmung mit einer bekannten Einrichtung zur selbsttätigen Abstimmung. Bei letzterer ist ein Stationswähler vorgesehen, der einen Abstimmungsmotor so steuert, daß dieser die veränderbaren .Kondensatoren in eine Stellung bringt, die der ungefähren Abstimmung auf die gewünschte Station entspricht. Es ist wünschenswert, daß bei der Grob-

abstimmung die Einrichtung zur selbsttätigen Scharfabstimmung ausgeschaltet ist. Für diesen Zweck ist in Abb. ι ein Schalter 42 vorgesehen, der die Regelgleichspannung wahlweise kurzschließt. In Abb. 6 ist eine Einrichtung dargestellt, die diesen Kurzschlußvorgang selbsttätig vornimmt, sobald und solange eine Station gewählt, d.h. die Grobabstimmung vorgenommen wird. Der bewegliche 'Teil 42' des Schalters 42 ist über ein isolierendes Zwdschenstück 91 fest verbunden mit' dem Anker 90 eines Solenoids. Der Anker trägt .eine Wicklung 92, welche von dem Anfcerstrom des Abstimmotors durchflossen wird, während durch die Feldwicklung 93 der Feldstrom des. Abstimmotors fließt. Sobald und solange der Abstimmotor läuft, also Ankerstrom empfängt, wird der Anker 90 gegen die Rückstellkraft der Feder 94 nach links gezogen und schließt den Schalter 42, setzt also die selbsttätige Scharfabstimmung äußer Kraft. Erst wenn die Grob-

ao abstimmung vollendet ist, hört der Strom durch die Ankerwicklung 92 auf, der Schalter 42 öffnet sich, und die Einrichtung zur selbsttätigen Scharfabstimmung beginnt zu wirken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Überlagerungsempfänger mit kapazitiver Grobabstimmung des Oszillators und mit selbsttätiger Scharfabstimmung durch elektrische Nachstimmung des örtlichen Oszillators mittels einer Regelröhre, deren Verstärkung in Abhängigkeit von der Abweichung der Zwischenfrequenz von ihrem Sollwert gesteuert' wird, \ dadurch gekennzeichnet, daß die Regelröhre als regelbare Induktivität geschaltet ist.
2. Überlagerungsempfänger nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß voin Oszillator eine um 90⁰ gegenüber der Spannung am Schwingungskreis nacheilende Spannung an ein Gitter der Regelröhre gelegt und die Anode der Regelröhre mit dem spannungführenden Ende des S'chwingungskreises ,hochfrequenzmäßig verbunden ist.

4-5
3. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1

und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwingungskreis des Oszillators in Reihe mit der Spule ein Ohmscher Widerstand liegt, an dem die Wechselspannung für das Gitter der Regelröhre abgenommen wird.

4. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungskreis des Oszillators eine Impedanz liegt, an der die Wechselspannung für das Gitter der Regelröhre abgenommen wird.

5. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oszillatorröhre eine zusätzliche, mit den übrigen Elektroden durch Elektronenkopplung gekoppelte Elektrode vorgesehen ist und daß in der ' Zuleitung zu dieser Elektrode eine Kapazität liegt, an der die Wechselspannung für das Gitter der Regelröhre abgenommen wird.

6. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der dem Steuergitter der Regelröhre zugeführten Wechselspannung eine solche Frequenzabhängigkeit besitzt, daß eine gleichmäßige Empfindlichkeit der selbsttätigen, Scharfabstimmung über den Abstimmbereich hinweg erzielt wird.

7. Überlagerungsetnpfänger nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Kondiensator, von dem die phasenverschobene Oszillator spannung abgegriffen wird, eine Spule liegt, die mit dem Kondiensator einen Schwingungskreis mit einer unterhalb des Abstimmbereiches liegenden Eigenfrequenz bildet, derart, daß die Amplitude der abgegriffenen Spannung am unteren Ende des Abstimmbereiches größer ist.

8. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das Steuergitter der Regelröhre in an sich bekannter Weise die zwischen den Ausgängen zweier in Gegentakt geschalteter Gleichrichter, die ihre

"" Wechselspannung zwei gegensinnig gegen die Zwischenträgerfrequenz verstimmten Kreisen entnehmen, herrschende Gleichspannung gelegt ist,

9. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1

■ bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ver-Wendung einer Wähleinrichtung für vorbestimmte Stationen eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, durch die selbsttätige Scharfabstimmung während der Grobabstimmung zwangläufig abgeschaltet wird und erst wieder in Tätigkeit gesetzt wird, wenn 'die GrobabStimmung vollendet ist.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 218 574, 383 448, 475224, 477903, 518802, 540339, S85341; französische Patentschrift Nr. 725 780; USA.-Patentschrift Nr. 1 912 616; Electronics, Jan. 1935, S. 18;

Zeitschrift für Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, Bd. 39, 1932, S. 110.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 517 5.56