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Schaltungsanordnung zur Beseitigung von Impulsstörungen in Hochfrequenzempfängern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Störbeseitigung in Empfängern
für elektromagnetische Schwingungen, durch die das Übertragungsmaß eines Teiles
des Verstärkers während der Störung herabgesetzt wird.
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Verstärker für hochfrequente Schwingungen sind in ihrer Wirkung beeinträchtigt,
wenn neben den gewünschten periodischen Zeichen störende aperiodische Impulse auftreten.
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Zur Beseitigung von Störimpulsen, deren Amplituden größer sind als
die Umhüllende der modulierten Hochfrequenzschwingung, gibt es Schwellenschaltungen,
die innerhalb eines Verstärkerabschnittes des Empfängers eine starke Bedämpfung
oder eine Unterbrechung bewirken. Anordnungen dieser Art befinden sich am Ende des
Zwischenfrequenzverstärkers oder bereits im Niederfrequenzteil. Sie sind aber nur
bedingt wirksam, denn ein einmaliger elektrischer Ausgleichvorgang, z. B. durch
einen Störimpuls hervorgerufen, erzeugt auch ein einmaliges An- und Ausklingen des
Verstärkers. Die Dauer dieses
Schwingungszuges ist abhängig von
der Ein-und Ausschwingzeit des Verstärkers. Für einen Rundfunküberlagerungsempfänger
beträgt sie je nach Wahl der Selektionsmittel o,i bis i Millisekunde. Bei Empfängern
mit geringer Bandbreite, z. B. solche, die mit einem Quarzfilter ausgerüstet sind,
ist die Dauer eines durch eine Störung hervorgerufenen Impulses noch wesentlich
größer.
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Störimpulse lassen sich um so wirkungsvoller beseitigen, je geringer
deren Fußbreite und je größer der Abstand von Impuls zu Impuls ist. Ist die Ein-
und Ausschwingzeit eines Verstärkers so groß, daß die von den Störungen ausgelösten
Impulse ineinander übergehen oder daß deren zeitlicher Verlauf mit dem der Modulationsschwingungen
vergleichbar wird, dann ist eine Störbeseitigung nicht mehr möglich.
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Es sind deshalb Schaltungen zur Störbeseitigung bekannt, die in einem
Empfänger vor der Bandeinengung angeschlossen werden. Bei einer Ausführung ist ein
breitbandiger, mehrstufiger Verstärker an die Empfangsantenne angeschlossen, der
zur Austastung der Störungen Sperrimpulse an ein Gitter der Empfängereingangsröhre
abgibt. Damit keine Sperrung durch Dauerstrich-Träger eintritt, ist zusätzlich noch
ein Regelverstärker vorgesehen. Der Aufwand für eine derartige Anordnung ist groß
und somit für einen Funkempfänger nicht vertretbar.
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Bei einer anderen als Störbegrenzerausgebildeten Schaltung befinden
sich am Eingangskreis des Empfängers zwei gegeneinandergeschaltete Gleichrichter,
welche eine von der Modulationstiefe abgeleitete Sperrspannung erhalten. Diese Schaltung
ist praktisch unbrauchbar, weil bei großen Eingangsspannungen Kreuzmodulation auftritt.
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Es ist auch bekannt, Selektionsmittel und Störbegrenzer abwechselnd
nacheinander anzuordnen. Die Störimpulse werden dabei im Bereich großer Bandbreite
(kleine Einschwingzeit) so weit begrenzt, daß deren Energieinhalt stark vermindert
wird, wenn sie an die Selektionsmittel mit großer Einschwingzeit gelangen. Eine
Störbeseitigung dieser Art läßt sich aber nur dann anwenden, wenn nichtlineare Verzerrungen
keine Rolle spielen oder z. B. durch eine zusätzliche automatische Amplitudenregelung
nicht auftreten können.
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Schaltungen zur Störaustastung arbeiten nur dann zufriedenstellend,
wenn die Laufzeit, welche der Störimpuls zum Passieren eines Verstärkerabschnittes
oder Filters benötigt, berücksichtigt wird.
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Es ist bekannt, in den Empfangskanal ein Laufzeitglied zu schalten,
welches verzögernd wirkt, damit der Austastimpuls vor dem Störimpuls an der Beeinflussungsstelle
eintrifft. Bei einer dieser bekannten Schaltungen wird der Austastimpuls. derart
verbreitert, daß die Sperrung erfolgt, bevor der Störimpuls an den Ausgang des Verstärkers
gelangen kann, und die Entsperrung erst dann eintritt, wenn der Störimpuls das Ende
der Laufzeitkette erreicht hat. Anordnungen dieser Art sind verhältnismäßig aufwendig
und haben zum Teil den Nachteil, daß der Austastimpuls durch die Verbreiterungsmittel
abgeflacht wird.
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Schließlich sind auch Regelschaltungen bekannt, in denen die Bandbreite
des Empfängers bei größer werdender Signalspannung vergrößert oder bei Auftreten
von Störungen vermindert wird. Die hierdurch erzielbare Störbefreiung ist also nur
unvollkommen.
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-Beim Erfindungsgegenstand wird ausgegangen von einer Schaltungsanordnung
zur Beseitigung von Impulsstörungen- in Hochfrequenzempfängern für elektromagnetische
Schwingungen mit einem vor dem verzögerten Empfangskanal abgezweigten, unverzögerten
Regelkanal zur Bildung eines verbreiterten Austastimpulses, der die Herabsetzung
des Übertragungsmaßes eines dem Abzweigpunkt folgenden Verstärkerabschnittes des
Empfangskanals für die Zeit bewirkt, in der der Störimpuls diesen Abschnitt durchläuft
und in der die Herabsetzung des Übertragungsmaßes durch die Bedämpfung von einem
oder mehreren Schwingungskreisen des Empfangskanals durch einen steuerbaren Widerstand
erfolgt, dessen Leitwert beim Eintreffen des Austastimpulses stark erhöht wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß in dem Empfangskanal hinter der Abzweigstelle
mindestens ein auf die Empfangsfrequenz abgestimmter und nur schwach gedämpfter
Parallelresonanzkreis (L 3/C 3) vorgesehen ist und daß diesem oder einem folgenden.
ähnlich aufgebauten Kreis derjenige Resonanzkreis folgt, an dem die Bedämpfung mit
Hilfe eines steuerbaren Widerstandes vorgenominen wird, und daß in dem abgezweigten,
unverzögerten Regelkanal zur Bildung des Austastimpulses eine Röhre in Audionschaltung
dient, deren Anodenimpedanz aus der Serienschaltung einer Drossel (D i) mit einem
durch einen Kondensator (Cii) überbrückten Widerstand (R2) besteht, und daß die
Anodenimpedanz derart bemessen ist, daß deren Anschwingzeit kürzer und die Ausschwingzeit
länger ist als die Laufzeit des Störimpulses durch den mit Verzögerung behafteten
Verstärkerabschnitt, und daß die Anodenimpedanz mit einer vorgespannten Diode, die
als oberhalb eines Schwellenwertes wirksamer steuerbarer Dämpfungswiderstand dient,
über eine Kondensatorkopplung (C 13, R,4) verbunden ist und daß der
Kondensator (C 13) so dimensioniert ist, daß er zusammen mit der Anodenimpedanz
eine Zeitkonstante hat, die etwa das Zehnfache der Störimpulsdauer beträgt.
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Diese Störaustastung bietet gegenüber bekannten Anordnungen nachstehende
Vorteile: i. Die Störungsverminderung ist bei allen impulsartigen Störungen, die
gegebenenfalls auch im Röhrenrauschen auftreten können (Einzelimpulse, periodische
und aperiodische Impulsserien) wirksam.
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a. Die Austastzeit bleibt auf die notwendige Dauer beschränkt.
3.
Das durch die Austastung ausgelöste Störgeräusch ist verhältnismäßig klein.
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4. DieAnordnung spricht infolge einer Schwellenvorspannung an der
Dämpfungsdiode nur auf Störungen und nicht auf das Signal an.
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5. Geringer Aufwand, weil gegebenenfalls eine Röhre des Verstärkers
gleichzeitig zur Bildung der Austastimpulse dienen kann und weil zur Laufzeitverzögerung
in an sich bekannter Weise bereits vorhandene Selektionsmittel ausgenutzt werden.
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6. Weil der Regelkanal infolge der Audionschaltung immer mit voller
Empfindlichkeit arbeitet, werden auch Störungen heseitigt, deren Amplituden kleiner
als die des Signals sind und die deshalb erst bei Signalschwund hörbar wurden.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert,
welche in den Fig. i bis 3 dargestellt sind.
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Fig. i zeigt ein Schaltungsbeispiel für den mit der Störaustastung
gemäß der Erfindung versehenen Verstärkerabschnitt; Fig. 2 stellt durch Kurven die
Bildung des Austastimpulses dar; Fig.3 stellt eine vereinfachte Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung dar.
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In Fig. i stellt L' i einen beliebigen Verstärker dar, bei dem auch
bereits Frequenzumsetzungen nach dem Überlagerungsprinzip vorgenommen sein können.
Die Spule I_ i und der Kondensator C i bilden einen Schwingungskreis, der auf die
Ausgangsfrequenz. des Verstärkers l' i abgestimmt ist. Dieser Schwingungskreis ist
mit dem Schwingungskreis, bestehend aus L-> und C2, gekoppelt, der sich im
Gitterkreis der Verstärkerröhre i befindet. In der Anodenleitung dieser Röhre liegt
ein Schwingungskreis, bestehend aus L3 und C3, der mit dem Kreis L4/C4 gekoppelt
ist. Der Kreis L4/C4 ist über den Kondensator C 8 mit der Röhre 3 verbunden, welche
die Austastung zum Herabsetzen der Verstärkung während der Störung bewirkt. Am Kreis
L4/C4 ist außerdem über C9 der Kreis L5/ C 5 gekoppelt und an diesen wiederum der
Kreis L6/C6. Darauf folgt ein weiterer Verstärker h2. Statt eines Verstärkers kann
hier auch sofort der Empfangsgleichrichter angeschlossen sein. Alle Schwingungskreise
sind auf die Ausgangsfrequenz des Verstärkers 1% i abgestimmt und bilden zusammen
mit der Röhre i den Empfangskanal.
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Der Regelkanal beginnt mit der Spule L8, die gemeinsam mit
der Spule I_ 2 an den Kreis L VC i gekoppelt ist. Die Spule L 8 bildet
zusammen mit der Röhre 2, dem Widerstand R i und dem Kondensator C io eine Audionschaltung.
Die Anodenimpedanz der Röhre 2 bilden die Drosselspule D i und der Widerstand R2
mit dem Parallelkondensator C i i.
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Der Zweck dieser Kombination wird nachstehend näher erläutert werden.
Der Kondensator C 12 und die Drosselspulen D 2 und D 3 dienen lediglich
der Fernhaltung der Hochfrequenz. Der im Anodenkreis der Röhre 2 erzeugte Spannungsimpuls
wird über den ILondensator C i 3, den Widerstand R 3 und die Drosselspule D 3 an
die Anode der Zweielektrodenröhre 3 gebracht. Im Ruhezustand ist die Anode der Röhre
3 durch den mit dem Kondensator C 14 überbrückten Spannungsteiler R ,91R6 in der
Kathodenleitung leicht negativ vorgespannt, so daß nur für die Dauer der Störimpulse
ein Strom fließt. Die Röhre 3 stellt einen veränderlichen Widerstand dar, der über
den Kondensator C 8 parallel zu dem Schwingungskreis L4/C4 geschaltet ist. Da der
Resonanzwiderstand dieses Kreises einige hunderttausend Ohm beträgt, wird dieser
Widerstand bei Stromfluß durch die Röhre 3 im Verhältnis ioo : i und mehr herabgesetzt.
Im selben Verhältnis wird eine durch Störungen angefachte Schwingung des Kreises
L4/C4 vermindert. Außerdem wird noch die Abklingzeit stark verkürzt, was für eine
möglichst kurzzeitige Unterdrückung der Störschwingungen von größter Be@ deutung
ist. Soll eine derartige Schaltung wirkungsvoll arbeiten, so muß sie bekanntlich
so dimensioniert sein, daß an einer bestimmten Stelle des Verstärkers L 4/C4 der
Austastimpuls früher eintrifft als die Störschwingung und erst nach deren Abklingen
wieder verschwindet.
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Ein vom Verstärker l' i kommender Störimpuls benötigt auf dein Weg
bis zum Schwingkreis L4/C4 eine bestimmte Laufzeit, die von der Beschaffenheit der
Kreise L i/C i bis L4/C4 abhängt. Damit nun der Austastimpuls bei L,4/C4
rechtzeitig eintrifft und nicht vorzeitig verschwindet, ist als Außenwiderstand
für die Röhre 2 die Kombination D i -R 2/C i i vorgesehen. D i ist
eine Eisendrossel, deren Zeitkonstante noch klein gegenüber der Dauer der Störschwingung
ist. An Stelle von D i ist unter Umständen auch ein Widerstand verwendbar.
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Fig. 2 zeigt die Teilspannungen an D i und an der Parallelschaltung
R 2/C 11 sowie den resultierenden Spannungsverlauf. Außerdem ist in Fig. 2 ein Störimpuls
dargestellt, der am Kreis L4/C4 entstehen würde, wenn die Störaustastung ausgeschaltet
ist.
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Der Austastimpuls gelangt über C 13-R 3-D 3 zur Anode der Bedämpfungsdiode
3. Ist dessen Spannung größer geworden als die Kathodenspannung, dann wird der Kreis
L4/C4 über C8 mit dem jeweiligen Innenwiderstand der Diode gedämpft. Damit der Austastimpuls
nicht @-erformt wird, ist C'3 so dimensioniert, daß er zusammen mit der Drossel
D i, den Widerständen R2 und R4 eine Zeitkonstante hat, die etwa das Zehnfache der
Stördauer beträgt, aber noch klein genug ist, daß die Diode 3 nicht auf Signalschwingungen
ansprechen kann. Hierbei sind die Widerstände R2 und R4 annähernd gleich groß zu
wählen. Der Widerstand R4 schließt den Gleichstromkreis der Diode 3, und der Widerstand
R 3 dient zur Entkopplung der Diode vom Zeitkonstantenglied D i-R2/C 11.
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Aus Fig.2 ist zu ersehen, daß der durch die Drossel D i versteilerte
Austastimpuls früher am Kreis L4/C 4 eintrifft als der Störimpuls. Die Zeit, in
der dieser Vorgang abläuft, ist in bekannter Weise durch die Laufzeitverzögerung
der Selektionsmittel
im Empfangskanal gegeben. Diese Verzögerung
muß mindestens so groß sein, daß der Austastimpuls früher an L4/C4 eintrifft, bevor
dieser Kreis durch die Störung anschwingen konnte. Die Röhre i in Fig. i kann auch
die Mischröhre eines Überlagerungsempfängers sein. Es ist jedoch ein Verstärkerabschnitt
zu wählen, in dem die Selektionsmittel noch eine für die Störbefreiung genügend
kleine Zeitkonstante haben. Das Zeitkonstantenglied D i-R2/C i i muß an diese Laufzeit
angepaßt werden. Je kürzer die Zeiten gewählt werden können, um so dichter kann
die Folge, der Störimpulse sein und um so wirksamer ist die Störbefreiung.
Dabei ist zu beachten, daß wegen der Dämpfung des Kreises L4/C4 während der Austastung
gleichzeitig die Laufzeit im Empfangskanal verkürzt wird. Die Gesamtzeit für den
Stromfluß durch die Röhre 3 ist um diesen Betrag verkürzt anzusetzen.
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Weil der Schwingkreis L4/C4 während der Austastung kurzzeitig gedämpft
und entdämpft wird, entsteht ein neuer Störimpuls. Dieser ist aber wesentlich kleiner
als bei anderen bekannten Störaustastungen, bei denen der Stromfluß durch eine Verstärkerröhre
unterbrochen wird. Um den neu entstandenen Impuls kleiner Amplitude abzuflachen
und dadurch unhörbar zu machen, sind vor dem \% erstärker V2 die Schwingkreise L
5/C 5 und L 6/ C 6 angebracht.
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Nachdem nun die einzelnen Funktionen an Hand der Fig. i und :2 erklärt
worden sind, läßt sich in Weiterbildung des Erfindungsgedankens eine Vereinfachung
treffen.
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Die Röhret ist jeweils nur für die Dauer einer Störschwingung wirksam.
Die Röhre i dagegen braucht während der Stördauer nicht zu arbeiten. Eine dieser
Röhren ist also immer gerade dann überflüssig, wenn die andere eine Funktion zu
erfüllen hat. Das ergibt die Möglichkeit, für beide Funktionen ein und dieselbe
Röhre zu verwenden, indem z. B. der Kreis L 3/C 3 in den Weg von der Anode der Röhre
i zur Drossel D 2 eingeschaltet, d. h. eine Schaltung nach Fig. 3 gewählt wird.
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Die Einrichtung bedarf dabei so gut wie keiner zusätzlichen Schaltmittel
und eines sehr geringen Raumes, was auch die Möglichkeit bietet, sie nachträglich
in bereits vorhandene Geräte einzufügen.
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Bei sehr großen Störamplituden, die die Zeichenstärke um mehr als
drei Größenordungen übersteigen, vermag eine einzelne Einrichtung unter Umständen
die Störung nicht mehr völlig zu beseitigen. Es lassen sich aber solche Störungen
restlos unterdrücken, wenn man zwei oder mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtungen
in gestaffelter Folge in den Verstärker einfügt. Es können daher sowohl schwache
als auch starke aperiodische Störungen beseitigt werden.
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Die Herabsetzung der Verstärkung durch Bedämpfung eines Schwingungskreises
setzt voraus, daß der Resonanzwiderstand dieses Kreises erheblich höher als der
Widerstand der Zweipolstrerke ist. Reicht die Verstärkungsherabsetzung durch Bedämpfung
eines Kreises nicht aus, so kann man auch zwei oder mehrere Kreise durch je eine
besondere Zweipolstrecke bedämpfen, die alle von demselben Regelkanal gesteuert
werden.