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Doppelröhrenschaltung mit Unterdrückung von durch die Krümmung der
Röhrenkennlinien hervorgerufenen Störungen Im allgemeinen läßt sich die Arbeitskennlinie
einer Röhre (JA-Ua-Kennlinie) durch eine Potenzreihe folgender Form darstellen:
Hierin ist mit Jg der Anodenstrom bezeichnet, der durch die dem Gitter der Röhre
zugeführte Gitterspannung UG erzeugt wird. Die Koeffizienten ko, k1, k2, k3, k4
sind dabei Größen, die durch den inneren Aufbau der Röhre gegeben sind und als Taylor-Koeffizienten
bezeichnet werden. Dabei stellt k, den Anodenruhestrom, k1 die Steilheit und k2,
k3 bzw. k4 die erste, zweite bzw. die dritte Ableitung der Steilheit dar; letztere
sind ein Maß für die Krümmung der Röhrenkennlinie. Setzt sich die Gitterspannung
Ua aus beispielsweise drei in ihrer Frequenz unterschiedlichen Spannungen, der Nutzspannung
Uag und den Störspannungen UGB, Uao mit den Frequenzen &, fB, f a zusammen,
so bilden sich infolge der Krümmung der Röhrenkennlinien Oberwellen und Kombinationsfrequenzen,
die zu Störungen Anlaß geben können. Dabei können die Oberwellen und eine große
Zahl der Kombinationsfrequenzen durch der Röhre nachfolgende Filter unwirksam gemacht
werden.
Störend machen sich dagegen die in einem Nutzkanal, beispielsweise
fg, fallenden Störfrequenzen bemerkbar, da diese durch nachfolgende Filter nicht
unterdrückt werden können. Diese Störfrequenzen entstehen bei Verstärkerröhren infolge
Vorhandenseins der Koeffizienten k3, k5 . . . und bei einer Mischröhre durch Vorhandensein
der Koeffizienten k4, k6 ..., wobei die durch den Koeffizienten k5 bzw:ks hervorgerufenen
Störungen im allgemeinen klein gegen die an k3 oder k4 entstehenden Störungen sind
und daher unberücksichtigt bleiben können. Gelangen beispielsweise an das Gitter
einer Verstärkerröhre drei in gleichen Abständen befindliche dicht benachbarte frequenzmodulierte
und/oder amplitudenmodulierte Frequenzen, für die folgende Frequenzbeziehung gilt
fA, fB = fA +f und fc = fA +2f, die durch vor der Röhre
liegende Filter nicht unterdrückt werden können, so kann sich infolge der Krümmung
der Röhrenkennlinie durch Intermodulation eine Differenzfrequenz 2 fB- fc=
fasearbilden, die gleich der Frequenz. fA ist und den Empfang in diesem Kanal erheblich
stören kann. Diese erzeugte Störfrequenz kann amplituden- und/oder frequenzmoduliert
sein, so daß -Intermodulation sowohl bei amplitudenmodulierten als auch bei frequenzmodulierten
Empfängern auftreten kann. Bei amp'litudenmodulierten Empfängern . werden oft durch
den Koeffizienten k3 der Verstärkerröhre außer Intermodulation noch weitere Störfrequenzen
durch Kreuzmodulation und kubischen Verzerrungen verursacht. Für letztere gilt keine
Frequenzbedingung wie bei Intermodulation, d. h., jede Störfrequenz, genügender
Amplitude am Gitter der Röhre kann Kreuzmodulation und kubische Verzerrungen verursachen.
Das entsprechende gilt für eine Mischröhre, d. h., sind fA, fB und fe die -genannten
dicht benachbarten und in gleichen Abständen befindlichen Frequenzen und f U eine
für die Zwischenfrequenzbildung notwendige Überlagererfrequenz, so kann sich infolge
der Krümmung der Röhrenkennlinie außer der gewünschten Zwischenfrequenz, beispielsweise
fA- f U, durch Vorhandensein des Koeffizienten k4. noch eine Störzwischenfrequenz
2 f8 - fa - f ä = (fA -. f ü) st&:
durch Intermodulation bilden. Weitere Sörfrequenzen können durch Kreuzmodulation
und kubische Verzerrungen hervorgerufen werden, die keiner Frequenzbedingung im
Gegensatz zur Intermodulation zu genügen brauchen. Gelangen also Störfrequenzen
genügender Amplitude an das Gitter der Röhre, so kann Kreuzmodulation und kubische
Verzerrung auftreten.
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Um die genannten Störfrequenzen und kubischen Verzerrungen zu unterdrücken,
wird eine Doppel röhrenschaltung vorgeschlagen, bei der die beiden Röhren mit ihren
Kathoden gegebenenfalls über Widerstände verbunden sind und die Nutzspannung einem
mit den Steuergittern der beiden Röhren verbundenen Spannungsteiler zugeführt wird.
Gemäß der Erfindung wird die Nutzspannung durch den Spannungsteiler derart aufgeteilt,
daß dem Eingang der einen Röhre eine hinsichtlich ihrer Amplitude um den bestimmten
Betrag _a vervielfachte größere Spannung als dem Eingang der anderen Röhre zugeführt
wird, wobei der Anodenwiderstand der einen Röhre zu dem Anodenwiderstand der anderen
Röhre oder im Falle der Verwendung der Röhren als Mischröhren gegebenenfalls die
Überlagerungsspannung, welche der einen Röhre zugeführt wird, zu der Überlagerungsspannung,
welche der anderen Röhre zugeführt wird, sich wie z : a3 verhält.
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An-Hand der in den Fig. i bis q. dargestellten Ausführungsbeispiele
sei die Erfindung näher erläutert. Hierbei sind die einander entsprechenden Schaltelemente
zur Erleichterung des Verständnisses mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Fig, i und 2 geben als Verstärkerschaltungen und die Fig. 3 und q. als Mischschaltungen
wirkende erfindungsgemäße Doppelröhrenschaltungen wieder.
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In der Fig. i wird den mit ihren Kathoden verbundenen Röhren Rö, und
Rö, über die Klemmen i die Nutzspannung im Gegentakt zugeführt und durch die beiden
als Spannungsteiler wirkenden Widerstände Ra, und Rat derart aufgeteilt, daß dem
Eingang der Röhre Rö, eine hinsichtlich ihrer Amplitude um den bestimmten Betrag
a (a > i) - vervielfachte größere Spannung Ual als dem Eingang der Röhre
Rö, zugeführt wird. Bezeichnet -man die dem Eingang der Röhre Rö, zugeführte Spannung
mit Ua2, so; gilt-Ulk = a . l92.
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Die Anodenspannung wird der Röhre Röl über den Widerstand W1 und der
Röhre Rö. über die Widerstände Wl und W2 zugeführt. Der Widerstand W1 ist also gleich
dem Anodenwiderstand R,1, der Röhre Röl, während der Anodenwiderstand Rat der Röhre
Rö, gleich der Summe der Widerstände W1 und WZ ist: Ra, = W1, R.2 = W1 + W2.
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Die Widerstände W1 und W2 sind hierbei so gewählt, daß sich der Anodenwiderstand
Ra, zu dem Anodenwiderstand Rat wie i : a3 verhält, also Rat. = a3. R,1,
-Durch die Wahl der an den Eingang der Röhren Röl und Rö, angelegten unterschiedlichen
Spannungen Ual und Ua, und der genannten Widerstände W1 und W2 läßt sich erreichen,
daß die an den Anodenwiderständen Ra, und Rat (Klemmen i') im Eintakt abgenommene
Spannung bis auf höhere Glieder frei von Interinodulation, Kreuzmodulation und kubischen
Verzerrungen ist.
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Das- in der Fig. @ 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von demjenigen der Fig. i darin, daß die Nutzspannung über die Klemmen i dem
Eingang der Röhren Rö, und Rö, im Eintakt zugeführt wird und daß die Ausgangsspannung
an den Anodenwiderständen Rd, und Rat (Klemmen i') im Gegentakt abgenommen wird.
Demzufolge ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Widerstand W1 gleich dem Anodenwiderstand
RQl der Röhre Rö, und der Widerstand W2 gleich dem Anodenwiderstand Rat der Röhre
Rö2. Durch entsprechende Wahl der.
Widerstände RGl, RG2, W1 und
W2 gilt gemäß der Erfindung auch hierbei UGl - a . UG2,
Rat - CL3# Ral, so daß auch bei diesem Ausführungsbeispiel
die an den Klemmen x' abgenommene Spannung frei von Intermodulation, Kreuzmodulation
und kubischen Verzerrungen ist.
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Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Doppelröhrenschaltung stellt, eine Mischschaltung dar. Hierbei wird die Nutzspannung
über die Klemmen a dem Eingang der Röhren Röl und Rö2, deren Kathoden über die Widerstände
W3 und WQ miteinander verbunden sind, im Gegentakt zugeführt und durch die beiden
als Spannungsteiler wirkenden Widerstände Ra, und Rat wie in den Ausführungsbeispielen
der Fig. = und z derart geteilt, daß Uol = a . UG2 ist. Über die Klemmen
z wird dem System die Überlagerungsspannung Uz, zugeführt. Diese Spannung wird durch
den aus den Widerständen W4 und Ws bestehenden Spannungsteiler derart # teilt, daß
sich die Überlagerungsspannung Uill, welche der Röhre Röl zugeführt wird, zu der
Überlagerungsspannung Ur", welche der Röhre Rö, zugeführt wird, wie i : a3 verhält,
also Uü2 - G'3 ° Ueil-Im Anodenkreis der Röhren Röl und Rö, liegt
der Widerstand W, der in diesem Fall der Anodenwiderstand für beide Röhren ist,
also W = Ra, = Rat. Auf diese Weise wird erreicht, daß die an diesem Widerstand
an den Klemmen i' im Eintakt abgenommene Spannung bis auf höhere Glieder frei von
Intermodulation, Kreuzmodulation oder kubischen Verzerrungen ist. Der Widerstand
W kann ein in üblicher Weise auf die Zwischenfrequenz der Mischschaltung abgestimmter
Parallelschwingkreis sein.
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Das in der Fig.4 wiedergegebene Ausführungsbeispiel einer Mischschaltung
unterscheidet sich von der Mischschaltung der Fig. 3 dadurch, daß die Nutzspannung
über die Klemmen i dem Eingang der beiden Röhren Röl und Rö, im Eintakt zugeführt
wird, während die Ausgangsspannung an den Anodenwiderständen Ra, und Rat (Klemmen
i') im Gegentakt abgenommen wird. Hierbei wird die Überlagerungsspannung Uü durch
die. Widerstände W3 und W, in gleicher Weise auf beide Röhren aufgeteilt, also Uiil
= U312.
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Da die Ausgangsspannung im Gegentakt abgenommen wird, ist der Widerstand
W1 gleich dem Anodenwiderstand Ra, der Röhre Röl und die Reihenschaltung der beiden
Widerstände W1 und W2 gleich dem Anodenwiderstand Rat der Röhre Rö2. Die
Widerstände W1 und W2 sind hierbei so gewählt, daß sich der Anodenwiderstand Ra,
zu dem Anodenwiderstand Rat wie i : a3 verhält, also Rat - a3 - R-1-Anstatt
an den Eingangsklemmen :Widerstände zu verwenden, kann man auch andere in gleicher
Weise wirkende Bauelemente, wie Kondensatoren, Transformatoren (Sekundärwicklung
mit verschiedenen Windungszahlen oder eine Sekundärwicklung mit unsymmetrischen
Anzapfungen), Induktivitäten usw., benutzen oder überhaupt zusätzliche Spannungsquellen
zum Einsatz bringen: Bei entsprechender Wahl des Arbeitspunktes- auf den Kennlinien
der Röhren läßt. es sich außerdem ebenfalls erreichen, daß die durch die Krümmung
der Röhrenkennlinien hervorgerufenen Störungen der obigen Art kompensiert werden.
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An Stelle der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Mischschaltungen können
auch andere Mischschaltungen zur Störungsunterdrückung benutzt werden. Wesentlich
hierfür ist nur, daß dem Eingang der einen Röhre Röl eine hinsichtlich ihrer Amplitude
um den bestimmten Betrag c' vervielfachte größere Spannung als dem Eingang der anderen
Röhre Rö2 zugeführt wird und daß der Anodenwiderstand Ra, der einen Röhre Röl zu
dem Anodenwiderstand Rat der anderen Röhre Rö, oder im Falle der Verwendung der
Röhren als Mischröhren gegebenenfalls die Überlagerungsspannung Ugl, welche der
einen Röhre Röl zugeführt wird, zu der Überlagerungsspannung U92, welche der anderen
Röhre Rö, zugeführt wird, sich wie i : a3 verhält, so daß sich -die` Störglieder
dritter Ordnung kompensieren.