DEP0034982DA - Pendelrückkopplungsverstärker - Google Patents

Description

Hazeltine Corporation. Washington P.C. (Vereinigte Staaten von

Nordamerika)

Pendelrückkogglungsverstärker.

Ein Pendelrückkopplungsverstärker besteht im wesentlichen aus einem rückgekoppelten ochwingungskreis und Mitteln zum periodischen Löschen der im schwingungskreis entstehenden Schwingungen. Diese letztgenannten Mittel können entweder aus einem einen Teil des Schwingungskreises bildenden Netzwerk bestehen (selbstpendelnder Pendelrückkopplungsverstärker), oder aber aus einem an den rückgekoppelten Schwingungskreis angeschlossenen gesonderten Schwingungserzeuger. In beiden Fällen führen diese Mittel einen periodischen Wechsel der Leitfähigkeit des rückgekoppelten ^chwingungskreises zwischen positiven und negativen Werten herbei. Während der Zeiträume negativer Leitfähigkeit entstehen im rückgekoppelten Schwingungskreis starke Schwingungen, welche dann in den folgenden Zeiträumen positiver Leitfähigkeit gedämpft und gelöscht werden. Eine Eigenschaft der im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen, z.B. ihre Spitzenamplitude, ihre Wiederholungsfrequenz, oder die Länge derjenigen Intervalle, in welchen diese Schwingungen eine konstante Amplitude haben, ist von der Modulation der dem Verstärker im Augenblick des Einsetzens der Schwingungen zugeführten Spannung abhängig. Aus den erregten Schwingungen könneni^aie Modulationskomponenten der zugeführten Spannung abgeleitet werden, sodass also der Verstärker gleich-

zeitig auch als Demodulator wirken kann.

Die Abstimmkurve eines Pendelrückkopplungsverstärkers stellt den Grad des Ansprechens des Verstärkers auf Spannungen dar, deren Frequenz in einen gewissen, beiderseits der Resonanzfrequenz des rückgekoppelten Schwingungskreises gelegenen Frequenzbereich fällt. Diese Kurve wird gewöhnlich a- O-re -NafoAr- oder Decibelskala aufgetragen und hat zwei besonders interessierende Teile, von welchen der eine der in der Nähe des Scheitelpunktes gelegene Teil und der andere_/ ek^y'iaTan

dl*

anschliessende,reiner verminderten Empfindlichkeit des Verstärkers entsprechende Teil ist. Es wurde festgestellt, dass die Trennschärfe bis zu einem gewissen Grad durch entsprechende Gestaltung des Verlaufs der Leitfähigkeitsänderungen des rückgekoppelten Schwingungskreises geregelt werden kann. Dies lässt sich durch eine entsprechende Wahl der Wellenform der Pendelspannung erreichen, jedoch war die Regelungsmöglichkeit bisher auf eine Verbesserung der maximalen Trennschärfe des Verstärkers beschränkt. Es wurde gefunden, dass die maximale Trennschärfe um so besser, d.h. die Ab stimmkurve um so spitzer wird, je kleiner die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises im Zeitpunkt der grössten Empfindlichkeit des Verstärkers ist» Diese grösste Empfindlichkeit ergibt sich in demjenigen Zeitpunkt, in welchem die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises bei &e±*wm Wechseln von positiven zu negativen Werten den Nullwert annimmt, Durch die Verminderung der Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik im Zeitpunkt der grössten Empfindlichkeit kann man jedoch keine allgemeine Verbesserung der Trennschärfe her**

nicht beiführen, d.h» man kann den mittleren Teil der Abstimmkurve/ verengen.

Beim typischen selbstpendelnden Pendelrückkopplungs-

empfänger verläuft der Wechsel der Leitfähigkeit des rückgekoppelten ^chwingungskreises von c positiven &&—sr&tneh negativen werten linear. Wenn man annimmt, dass der^Beginn jeder Pendelperiode unmittelbar auf das Ende & der vorangehenden Pendelperiode folgt, in welchem die Schwingungen im rückgekoppelten Schwingungskreis ihre grösste Amplitude haben, dann tri^fct die grösste Empfindlichkeit des Ver~ stärkers erst im letzten Viertel jeder Pendelperiode «a4eK Ua die Leitfähigkeit des rückgekoppelten ifchwingungskreises so spät ihren Nullwert annimmt, ist die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik in diesem kritischen Zeitpunkt nicht besonders klein, zumal zur Erreichung einer grossen Verstärkung ein verhältnissmässig steiler Verlauf der Leitfähigkeitskurve in der Nähe des Nullpunktes erforderlich ist. Aus diesem Grunde hat der übliche selbstpendelnde Pendelrückkopplungsverstärker eine verhältnis^-nässig schlechte Trennschärfe =

Es sind auch Pendelrückkopplungsverstärker mit gesonderter Pendelspannungsquelle bekannt, welche eine trapezförmige Leitfähigkeitscharakteristik haben. Hierbei hat der rückgekoppelte Schwingungskreis zu Beginn jeder Pendelperiode eine grosse positive Leitfähigkeit, sodann nimmt die Leitfähigkeit ihren grössten negativen Wert an und behält diesen während des grössten Teiles des Intervalles negativer Leitfähigkeit. Den Nullwert nimmt die Leitfähigkeit etwa in der Mitte jeder Pendelperiode an und die in diesem Zeitpunkt gegebene Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik kann etwas kleiner sein, als beim vorgenannten Verstärker. Dadurch wird zwar die maximale Trennschärfe des Verstärkers verbessert, die allgemeine Trennschärfe bleibt jedoch nach wie vor ziemlich schlecht,

Weiterhin sind auch Pendelrückkopplungsverstärker mit gesonderter Pendelspannungsquelle bekannt, bei welchen die

Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises etwa während des ersten Drittels jeder Pendelperiode nur wenig von Null abweicht. Dies hat ebenfalls nur eine Verbesserung der maximalen Tennschärfe des Verstärkers zur Folge, hat jedoch keine günstige Wirkung auf die allgemeine Trennschärfe, welche verhältnismässig schlecht ist.

tfie ersichtlich, haben sich die bisherigen Bemühungen zur Verbesserung der Trennschärfe von Pendelrückkopplungsverstärkern auf Versuche zur Verminderung der Neigung des dem Nullpunkt benachbarten Teiles der Leitfähigkeitseharakteristik des rückgekoppelten °chwingungskreises beschränkt und hatten nur eine geringfügige Verbesserung der maximalen •'■rennschärfe zum Ergebnis, während die allgemeine ⁱrennschärfe auf diese "Weise nicht verbessert werden konnte» Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis _r dass die äLlgemeine -'•rennschärfe durch eine besondere Gestaltung des sieh über eine gewisse Strecke beiderseits des Nullpunktes erstreckenden Teiles der J-'eitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten ^chwingungskreises erheblich verbessert werden kann. Die vom negativen Teil der Leitfähigkeitscharakteristik eingeschlossene Fläche ist nämlich ein Mass für die Pendelrüekkopplungs verst ärkung und kann als solche in -M-- -eMthfgctnen ausgedrückt werden, sodass also eine Verstärkung von N ajfe-gttrgn einen gewissen Teil der von der Leitfähigkeitskurve eingeschlossenen Fläche darstellt. Die Form der N n entsprechenden, sich über eine gewisse Strecke

beiderseits des Nullpunktes erstreckenden Teiles der von der Leitfähigkeitscharakteristik eingeschlossenen Fläche ist aber auch massgebend für die Breite des um N Ptew. unterhalb des Scheitelpunktes liegenden Teiles der Abstimmkurve_f sodass also durch entsprechende Gestaltung jener Fläche der vorgenannte Teil der Abstimmkurve verengt und damit die allge-

meine Trennschärfe verbessert werden kann«

Dies wird gemäss der Erfindung durch eine derartige Bemessung der die Pendelspannung liefernden Schaltelemente des Verstärkers erreicht,· ke4r-#8*efe-er die sich unter der Einwirkung der Pendelspannung ergebende periodische Änderung der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises des Verstärkers von positiven zu negativen werten zumindest während eines Teiles jeder l-endelperiode einen annähernd linearen, sägezahnförmigen Verlauf hat und der Nullwert der Leitfähigkeit innerhalb der ersten zwei Drittel jeder Pendelperiode oit/-fir,. sodass die ganze Pendelrückkopplungsverstärkung während der annähernd linearen Änderung der Leitfähigkeit stattfindet.

Die Erfindung wird anhand ihrer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 und 4 zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungs« gemässen Verstärkers, während die Fig₄ 2, 3, 5 und 6 die Wirkungsweise dieser Verstärker erläuternde Diagramme sind.

Fig, 1 ist das Schaltbild eines selbstpendelnden Pendelrückkopplungsverstärkers mit logarithmischer Arbeitsweise, Der rückgekoppelte Schwingungskreis besteht aus einem von der Spule 11 veränderlichem Induktivität und von Kondensatoren 12, 13 gebildeten abstimmbaren Resonanzkreis, sowie aus einer Entladungsröhre 10„ deren Anode an den Verbindungspunkt des Kondensators 12 und der Spule 11 angeschlossen und über einen Widerstand 16 mit der Anodenspannungsquelle +B verbunden ist. Der widerstand 16 ist hochfrequenzmässig durch einen Kondensa*· tor 15 überbrückt, Die Kathode der H₀'hre 10 ist über eine Hochfrequenzdrosselspule 17 geerdet und ist überdies auch an den Verbindungspunkt der Kondensatoren 12, 13 angeschlossen. Der Resonanzkreis 11„ 12, 13 kann gegebenenfalls auch einen Dämpfungswiderstand 14 enthalten. An das Steuergitter der Röhre

lü ist ein aus einem Kondensator 20 und einem 'Widerstand 21 bestehendes Netzwerk zur Erzeugung der Pendelspannung, sowie ein aus einem weiteren Kondensator 22 und einem mit der Spannungsquelle +B verbundenen Widerstand 2J> bestehendes Stabilisie rungsnetzwerk angeschlossen. Die zu verstärkende Spannung wird dem rückgekoppelten ochwingungskreis von einer Spannungsquelle 25 beliebiger Art, z,B. einem Signalgenerator oder einer Antenne, über einen Kondensator 26 zugeführt. Die verstärkte Spannung gelangt über die mit der Spule 11 induktiv gekoppelte Spule 27 zu einem Demodulator 23, der über einen Niederfrequenzverstärker 29 mit einem Lautsprecher 3° in Verbindung steht.

Während der Durchlässigkeitsperiode der Röhre 10 entstehen im rückgekoppelten Ochwingungskreis Schwingungen, deren Frequenz der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 11-15 entspricht. Diese Schwingungen erreichen nach einer gewissen Zeit ihre grösste Amplitude, die sogenannte Sattigungsamplitude und behalten diese, bis der Gitterstrom der Röhre 10 den Kondensator 20 so weit aufgeladen hat, dass die sich auf diese Weise an diesem Kondensator ergebende Spannung die Röhre sperrt. Jetzt hören die Schwingungen im rückgekoppelten Schwingungskreis auf und der Kondensator 20 entlädt sich über 4ert Wider-

seine Spannung so weit gesunken ist, dass die QaL">Jj>R\ Röhre 10 wieder durchlässig wird, worauf die Schwingungen wieder einsetzen, Die Leitfähigkeit des rückgekoppelten ^chwingungskreises hat während der durchlässigen Periode der Röhre 10 negative teerte und während der undurchlässigen Perioden der Röhre 10 positive Vverte»

Die durch die Ladung- und Jintladungszeit des Kondensators 20 bestimmte und durch das Stabilisierungsnetzwerk 22,23 auf einem konstanten wert gehaltene durchschnittliche Pendel-··

frequenz wird so gewählt, dass sie niedriger sei, als die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 11-15, aber zumindest zweimal so hoch, wie die höchste Modulationsfrequenz der zu verstärkenden Spannung. Die Pendelfrequenz ändert sich ständig entsprechend der Modulation der zu verstärkenden Spannung und infolgedessen ändert sich auch der Durchschnittswert des ßntladungsstromes in der Röhre 10 entsprechend, Aus diesem G_rUnde ist es auch möglich _t die Modulationskomponenten der verstärkten Spannung mit Hilfe von diese Komponenten aussiebenden Filtern unmittelbar aus dem ^ntladungsstromkreis der Röhre 10 abzunehmen, Der Resonanzkreis 11-15 wird beim Verstärken einer amplitudenmodulierten Trägerspannung auf die Trägerfrequenz abgestimmt ,w^rend er beim Verstärken einer frequenz- oder phasenmodulierten Tragerspannung gegenüber der Trägerfrequenz etwas verstimmt wird, damit der Resonanzkreis die Frequenz- oder Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation verwandelt* Die Kurve C der ^ig, 2 stellt die von der Pendelspannung herbeigeführte Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises dar. Auf are Ordinatenachse des Dia-

G r

grammes ist der Leitfähigkeitsfaktor ^r und auf drre Abszissenachse die Zeit t aufgetragen, G ist die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises und C ist die Kapazität des Resonanzkreises ll-15o Die Pendelperiode Tq besteht aus einem Teil Tq _? in welchem sich die Leitfähigkeit von ihrem im Zeitpunkt t„ gegebenen positiven Wert ausgehend ändert, bis sie im Zeitpunkt t^ ihren grössten negativen ^ert erreicht, bei welchem die Schwingungen ihre Sättigungsamplitude erreich en _} sowie aus einem Teil T , in welchem die Schwingungen ihre Sättigungsamplitude behalten, um am i^nde dieses Zeitraumes infolge der dann eintretenden Sperrung der Röhre 10 aufzuhören, während des den grössten Teil der Pendelperiode aus-

machenden Zeitraumes Tq hat die Leitfähigkeitscharakteristik einen ahnfigett Verlauf. Dasselbe trifft übrigens auch auf die vom Netzwerk 20, 21 gelieferte Pendelspannung zu, Es ist vorteilhaft, die Netzwerke 20, 21 und 22,23, sowie die Spannung der °pannungsquelle +B so zu bemessen, dass die Änderung der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises im Zeitraum Tq linear .&e4 und der Nullwert der Leitfähigkeit innerhalb de^ersten zwei Drittel der Pendelperiode Tq eintrete, sodass sich also die ganze Pendelrückkopplungverstärkung während der Zeitdauer dieses linearen Verlaufs der Leitfähigkeitsänderung ergibt. Dies kann erreicht werden, *ia*a%- man das Netzwerk 20, 21 so bemisst, dass die Pendelspannung einen sägezahnförmigen Verlauf -fefrbe-, wobei durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 2% dafür gesorgt werden muss, dass der Beginn jeder üurchlässigkeitsperiode der tföhre 10 in den Anfangszeitpunkt t der Pendelperiode fällt. Je näher der Zeitpunkt t-, des Nullwertes der Leitfähigkeit zum Zeitpunkt t rückt, um so kleiner kann die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik im Zeitraum Tq sein und um so besser wird daher die bei einer gegebenen Pendelperiode und Verstärkung erreichbare Trennschärfe,

Die Trennschärfe hängt einesteils von der Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik im Zeitraum Tq und anderenteils von dem im Zeitpunkt t gegebenen grössten positiven Wert der Leitfähigkeit ab. Die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik kann durch die entsprechende Bemessung des Netzwerkes 20_; 21 beeinflusst werden, während der grösste positive Wert der Leitfähigkeit durch Änderung der Grosse des Dämpfungswiderstandes 14 geregelt werden kann, vnie oben erwähnt wurde, verbessert die Verminderung der im Zeitpunkt t-, gegebenen Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik die erreichbare grösste Trenn-

schärfe des Verstärkers, Da die Leitfähigkeitscharakteristik sägezahnförmig ist, geht datfr.t auch eine Verbesserung der allgemeinen Trennschärfe Hand in Hand, weil bei der Verengung des obersten Teiles der Abstimmkurve auch derjenige ^i-f Teil der Kurve mitverengt wird, dessen in einheiten ausgedrückten untere Begrenzung der ganzen durch den Verstärker erreichbaren, isnn ausgedrückten Verstärkung entspricht. Die beste üpitzentrennschärfe und allgemeine Trennschärfe ergibt sich dann, wenn die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik so klein -aie möglich ist und der Zeitpunkt t-, des Nullwertes der Leitfähigkeit etwa in der Mitte der Pendelperiode liegt. Die Verbesserung der £>p it Zentrennschärfe wird aus der folgenden mathematischen Analyse klar. Die Spitzentrennschärfe kann als diejenige bandbreite F^ aufgefasst werden, welche sich an der um ein .r unternalb der Spitze der Abstimmkurve gelegenen Jtelle dieser Kurve ergibt. Diese Bandbreite ist in der die Abstimmkurve D des Verstärkers zeigenden Fig. 3 dargestellt, in welcher F^ die Resonanzfrequenz des rückgekoppelten Schwingungskreises bezeichnet. Für die Bandbreite F₁,, gilt die Gleichung:

F _ I \ 1 dG _m

*ν/ - π V C ^f dt ^U>

Diese Gleichung kann anhand der in Fig, 2 dargestellten Leitfähigkeitscharakteristik ausgewertet werden. Es sei angenommen, dass die vom negativen Teil der Leitfähigkeitscharakteristik C eingeschlossene schattierte Fläche A die ganze Pendelrückkopplungsverstärkung des Verstärkers darstellt, während die vom positiven Teil der Leitfähigkeitscharakteristik eingeschlossene schattierte Fläche A + A der Dämpfung des Verstärkers

A + A

. Aus Fig. 2 ergibt sich:
2

^tl ~ ^t2

(2)

-IQ-

oder

(3)

Es ist auch bekannt, dass der gr.össte Wert;: der negativen Leitfähigkeit des Verstärkers wie folgt ausgedrückt werden kann:

α -

2C

Offenbar ist also

A
oder

2A

J- Um *-* \J WV al- *m* >~*

a es

Tt₁ -

U) (5)

(6)

Unter Zugrundelegung der Gleichung (6) kann der unter dem Wurzelzeichen befindliche Teil der Gleichung (1) wie folgt geschrieben werden:

_Λ Acc ^a Lk

dG
dt

da dt

Tt₁ -

(7)

Hieraus ergibt sich die durch die Gleichung (1) bestimmte

Bandbreite zu:

Uk 2 \/ / _rt \

—a _{2 =} -^. y_A (g)

Ferner bestimmt sich aus den Gleichungen (3) und (Ö) die Zeitdauer Tq der linearen Leitfähigkeitsänderung zu:

(9)

T — (+· t )

Infolgedessen ist:r *

VJ ^T_n ν

Aus dem Umstand, dass

Ten ι ^Λ j

_Q = T₀ + ¹S₅ /^v

ergibt sich, dass

Φ — Φ Φ — Φ

¹O - ¹Q " ¹P" ¹Q ^{worin F}^ die der Pendelperiode ist= Daher wird

-

(10) (11) (12)

entsprechende tendelf'requenz

- 11 -

^Fw = t

l·

¹P T~

(13)

Diese üleichung kann in erster Annäherung zu folgender Form vereinfacht werden:

^Fw = 1.5 F^ \TÄ (14)

Aus dieser Gleichung ist es offenbar, dass die um ein

unterhalb des Scheitelpunktes der Abstimmkurve gemessene Bandbreite F^ und damit die Spitzentrennschärfe sich mit der Quadratwurzel aus der Pendelrückkopplungsverstärkung ändert, vienn die Leitfähigkeitsänderung im Zeitraum Tq linear vor sich geht und der Zeitpunkt t-, des Nullwertes der Leitfähigkeit kurz nach der Mitte der Pendelperiode liegt, dann ist die Pendelrückkopplungsverstärkung klein und auch die Bandbreite F^ ist entsprechend verringert, was eine Verbesserung der Trennschärfe bedeutet.

Damit man bei der durch die Kurve C dargestellten Leitfähigkeitscharakteristik die bestmögliche Trennschärfe erhält, wird die positive Leitfähigkeit des rückgekoppelten ^chwingungskreises so klein gemacht, wie dies im Hinblick auf die an den Verstärker gestellten übrigen Anforderungen nur möglich ist. Dies bedeutet soviel, dass die Flächen A und A + A möglichst gleich gross sein müssen, was erreicht werden kann_? wenn der Zeitpunkt t-, des Nullwertes der Leitfähigkeitscharakteristik etwa in der Mitte der Pendelperiode T_y liegt«. In den meisten Fällen macht man die Fläche A + A etwas grosser, als die Fläche A, damit die in einer Pendelperiode erregten Schwingungen vollständig gedämpft werden, ehe der Zeitpunkt der grössten Empfindlichkeit der nächsten Pendelperiode entrittr Wenn dies jedoch nicht absolut erforderlich ist, kann sowohl die opitZentrennschärfe, als auch die allgemeine ■'■rennschärfe

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durch weitergehende gegenseitige Angleichung der Flächen A und A + A noch mehr verbessert werden.

Bei den selbstpendelnden Pendelrückkopplungsverstärkern üblicher Ausführung hat die Leitfähigkeitscharakteristik die durch die gestrichelt gezeichnete Kurve C der Fig. 2 dargestellte Form, übzwar diese Kurve ebenfalls einen sägezahnförmigen Teil besitzt, fällt der Nullwert der Leitfähigkeit auf einen so späten Zeitpunkt t-T der Peidelperiode, dass die

viel Neigung der Jvurve in diesem Zeitpunkt/zu gross ist, um eine gute Spitzentrennschärfe oder allgemeine Trennschärfe erreichen zu können. Die Abstimmkurve eines derartigen Verstärkers stellt die Kurve D' der Fig. 3 dar. Es ist ersichtlich, dass die Abstimmkurve D des erfindungsgemäss ausgebildeten Verstärkers eine erheblich günstigere Form hat, Vergleichsversuche haben ergeben, dass die Trennschärfe des erfindungsgemäss ausgebildeten Verstärkers das 2-2,5-^-che derjenigen eines üblichen Pendelrückkopplungsverstärkers mit gleich grosser Verstärkung beträgt.

Die Anwendbarkeit der Erfindung ist nicht auf Pendelrückkopplungsverstärker mit logarithmischer Arbeitsweise beschränkt, vielmehr ist die Erfindung auch auf Pendelrückkopplungsverstärker mit linearer Arbeitsweise anwendbar, Dasselbe gilt auch hinsichtlich der Pendelrückkopplungsverstärker mit gesonderter Pendelspannungsquelle, da ja die gegenseitigen Beziehungen zwischen Trennschärfe und Leitfähigkeitsänderung von der Art und Weise der Herbeiführung der Leitfähigkeitsänderung völlig unabhängig sind.

Fig., 4 ist das Schaltbild eines erfindungsgemäss ausgebildeten Pendelrückkopplungsverstärkers mit gesonderter Pendelspannungsquelle. Die Anode der Schwingröhre 35 ist hier mit dem einen Pol des aus der Spule 36 veränderlicher Induktivität.

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aus den Kondensatoren 37 und 3$> sowie aus dem Dämpfungswiderstand 39 bestehenden Resonanzkreises verbunden, während das Steuergitter der Röhre über den Kondensator¹ 4 3 mit dem anderen Pol des Resonanzkreises in Verbindung steht, Die Kathode der Röhre 35 ist eine-e über eine Hochfrequenzdrosselspule geerdet und ist andereät auch, an den Verbindungspunkt der Kondensatoren 37 und. 38 angeschlossen. Die Röhre erhält ihre Anodenspannung von der Spannungsquelle +B über die Spule 364 Mit dem Resonanzkreis 36-39 i^{st e}iⁿ dämpfender Diodenkreis verbunden, um den Gitterstrom in der Röhre 35 zu begrenzen. Die Diode 41 ist über einen Blockkondensator 42 und eine Hochfrequenzdrosselspule 43 an den Resonanzkreis 36-39

/ktMyyuM,

ange-cir. Der belastungskreis der Diode enthält einen Kondensator 44, sowie 'Widerstände 45 und 46, welche so bemessen

sich
sind, dass der Kondensator 44/nur langsam über sie entladen kann. Zum Widerstand 46 ist ein Kondensator 47 parallelgeschaltet und diese beiden Schaltelemente sind so bemessen, dass sie die im Ausgangskreis der Diode 41 erscheinende Modulationskomponenten der dem Verstärker zugeführten Spannung über den Niederfrequenzverstärker 49 zum Lautsprecher 50 weiterleiten, die Pendelfrequenz und die Hochfrequenz dagegen unterdrücken. Ein Teil der sich am Kondensator 44 ergebenden Spannung wird über den Widerstand 51 zum Gitter der Röhre 35 zurückgeführt, um die Verstärkung zu stabilisieren,. Ή& Ή*Λ&%, /Ιλ^ΑΜλ. /Hutu Zur Urzeugung der Pendelspannung dient eine Triode 60, welche mit einem aus einer cipule 6l und einem Kondensator 62 bestehenden Abstimmkreis verbunden ist. Der eine Pol dieses Äbstimmkreises ist geerdet, während sein anderer Pol über einen Gitterkondensator 63, einen Gitterableitwiderstand 64 und einen uegrenzungswiderstand 65 mit dem Gitter der Röhre

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verbunden ist* Die Kathode dieser Röhre lot an eine Anzapfung der Spule 61 angeschlossen, während ihre Anode über einen widerstand 66 und einen dazu parallelgeschalteten Kondensator¹ 67, sowie über einen Widerstand 63 mit der Spannungsquelle +B verbunden ist. Mit dem widerstand 6$ steht ein weiterer Kondensator 69 in Verbindung. Die von der Röhre 60 gelieferte Pendelspannung wird der Röhre 35 über einen Kondensator 70 zugeführt,

Mit der Schwingröhre 35 ist noch eine weitere Dämpfungsanordnung verbunden, durch welche die Dämpfung dieser Röhre für im Vergleich zur Pendelperiode kurze Zeiträume vergrössert werden soll. Diese Anordnung enthält eine als Spitzengleichrichter wirkende Diode 75 kleiner Impedanz, deren Anode über den Kondensator 42 an den Resonanzkreis 36-39 angeso--ps. ist, während ihre Kathode über den Kondensator 76 mit dem Netzwerk 6$, 69 des Pendelspannungsgenerators 60 in Verbindung steht und überdies mit einem zur Herbeiführung der Spitzangleichrichtung geeigneten Kondensator 77 und Widerstand 73 verbunden ist. Die von der Zeichenquelle 00 beliebiger Art herrührende, zu verstärkende spannung wird dem Resonanzkreis 36-39 über den Kondensator Sl zugeführt„

Die Wirkungsweise des Verstärkers ist wie folgt: Die von der als Impulsgenerator geschalteten Röhre 60 gelieferten Impulse werden im Netzwerk 66, 67 integriert und ergeben auf diese Weise eins sägezahnförmig verlaufende Pendelspannung, Gleichzeitig liefert das in den Anodenkreis der Röhre 6ü geschaltete Netzwerk 6#, 69 eine pulsierende Spannung, welche zum Teil in der Diode 75 einer Spitzengleichrichtung unterworfen wird und zum anderen Teil mit der vom Netzwerk 66, 67 herrührenden sägezahnförmigen Spannung zusammen über den Kondensator 7^U dem fe^aftgθr der ochwingröhre 35 zugeführt wirdj um eine periodische Änderung der Leitfähigkeit des rück-

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gekoppelten Schwingungskreises herbeizuführen,

Die Form der Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten ^chwingungskreises hängt einesteils von der durch den Pendelspannungserzeuger 60 erzeugten Pendelspannung und anderenteils von der durch die Diode 75 herbeigeführten zeitweisen Dämpfung des Verstärkers ab, Den Verlauf der Leitfähigkeitsänderungen innerhalb einer Pendelperiode Tq zeigt die Fig, 5. Die Zeiträume Tq und T entsprechen den in Fig, 2 dargestellten Zeiträumen gleicher Bezeichnung. Im Zeitpunkt t, hat die Leitfähigkeit des rückgekoppelten ^chwingungskreises einen sehr grossen positiven Wert, den sie bis zum Zeitpunkt ti beibehält. Während des Zeitraumes t,-t, findet die Spitzengleichrichtung der vom Netzwerk 68, 69 herrührenden pulsierenden

in

Spannung/der Diode 75 statt, wobei die Diode durchlässig ist und eine stark dämpfende Wirkung auf den Resonanzkreis 36-39 ausübt. Diese zusätzliche Dämpfung verhindert ein Uebergreifen der in einer Pendelperiode erregten Schwingungen auf die nächste Pendelperiode.

Am Ende des Zeitraumes t, - t, , wenn die Diode 75 undurchlässig wird, bestimmt die vom Netzwerk 66, 67 herrührende sägezahnförmige Spannung die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises, sodass diese sich während des übrigen Teiles der Pendelperiode linear von einem positiven Vert zu einem negativen wert ändert. Die Amplitude der erwähnten sägezahnförmigen Spannung hat infolge entsprechender Ausbildung des Pendelspannungserzeugers eine solche Grosse, dass der Zeitpunkt tr, in welchem die Leitfähigkeit ihren Nullwert annimmt, vor die Mitte der Pendelperiode Tq fällt. Infolgedessen ergibt sich ein verhältnismässig grosser Zeitraum tr - t^, in welchem eine Pendelrückkopplungsverstärkung stattfindet.

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sodass also die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik sehr klein ist, was eine ungewöhnlich hohe Spitzentrennschärfe des Verstärkers zur ^olge hat. Da überdies die ganze Pendelrückkopplungsverstärkung in demjenigen Zeitraum tr - tg erfolgt, in welchem sich die Leitfähigkeit von ihrem Nullwert ausgehend bis zum Erreichung ihres grössten negativen "ertes linear an» dert, ist auch die allgemeine Trennschärfe des Verstärkers sehr gut.

In dem auf den Zeitpunkt t^ folgenden Zeitraum Tp hat die Leitfähigkeit praktisch den wert Null und die im rückgekoppelten °chwingungskreis erregten Schwingungen haben ihr© grösste Amplitude j «hf jedoch kleiner ist, als die theoretisehe Sättigungsamplitude. Sobald nämlich die ^Hmplitude der Schwingungen ihrem Sättigungswert zustrebt, wird die Begrenzungsdiode 41 durchlässig und verhindert das Erreichen der Sättigungsamplitude, indem ein Teil der sich infolge der Gleich» riehterwirkang^ der Diode 41 ) im ihrem ^elastungskreis 44-4?

ergebenden Spannung^!s Kegelspannung zur ^chwingröhre 35 zurückgeführt wird. Bein Anwachsen der Pendelrückkopplungsver^ Stärkung wird diese Regelspannung grosser und vermindert die Verstärkung, bei Abnehmen der Verstärkung nimmt die Regelspan~ nung ebenfalls ab und vergrössert die Verstärkung. Die Regelspannung stabilisiert daher die Verstärkung und hält die gröss« te Amplitude der im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen auf einem unterhalb des Sättigungswertes liegenden festen Wert. Infolgedessen kann das Steuergitter der Schwingröhre 35 im Verhältnis aur Kathode der Röhre niemals positiv werden, sodass also in der ochwingröhre kein Gitterstrom flies» sen kann.

Obzwar die grösste Amplitude der im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen konstant ist, ändert

- 17 ->

sich die Dauer des Schwingungsintervalles TV, in jeder Pendelperiode entsprechend der Modulation der dem Verstärker von der Zeichenquelle £0 zugeführten Spannung« Wenn diese Spannung beispielsweise amplitudenmoduliert ist und ihre Amplitude im Zeitpunkt t, der höchsten Empfindlichkeit des Verstärkers in irgendeiner tendelperiode grosser ist, als sie im gleichen Zeitpunkt der vorangehenden Pendelperiode war, so setzen die im rückgekoppelten ochwingungs^reis erregten Schwingungen mit

einer

/ höheren Amplitude ein, als vorhin, erreichen daher ihre grösste Amplitude früher und infolgedessen wird das Schwingungsintervall Zm,länger, als es vorhin war. Bei Abnehmen der Amplitude der zugeführten Spannung trifft die umgekehrte Erscheinung ein. Demnach ändert sich also die Dauer desjenigen Zeitraumes, in welchem die erregten schwingungen ihre grösste Amplitude haben, in Abhängigkeit von der Modulation der zug-eführten Spannung, sodass sich am Netzwerk 46,47 des Belastungskreises der

«fet

Diode 41 eine sich entsprechendeVModulation der dem Verstärker zugeführten Spannung ändernde Spannung ergibt, welche im Niederfrequenzverstärker 49 verstärkt und dann dem Lautsprecher 50 zugeführt wird. Zwecks Vermeidung einer niederfrequenten Gegenkopplung wird die Zeitkonstante des Netzwerkes 44-46, welche die Grosse der zur Schwingröhre 35 zurückgeführten Regelspannung bestimmt, so bemessen, dass sie ein Mehrfaches der Pendel-Periode betragt.

Es wurde in Verbindung mit der Ableitung der Gleichung (14) erwähnt, dass die Spitzentrennschärfe des Verstärkers durch Verminderung der gesamten Pendelrückkropplungs verstärkung verbessert werden kann. Andererseits kann die allgemeine Trennschärfe des in Fig. 4 dargestellten Verstärkers durch Änderung der Anodenspannung der ^chwingröhre 35 beeinflusst werden, In Fig, 6 ist die Kurve £, die normale Abstimmkurve des Verstärkers

- 13

während die Kurven E₂ und E~ die sich bei einer zweimaligen Verminderung der Anodenspannung der Schwingröhre 35 ergebenden Abstimmkurven darstellen. Natürlich kann man desselbe Ergebnis erzielen, wenn man anstelle einer Verminderung der Anodenspannung der Kathode, der Röhre eine Vorspannung zuführt, welche die Kathode i-tr» in i3ezug^iauf die Erde macht. Beide vorgenannten Massnahmen haben auch eine Verbesserung des Verhältnisses zwischen der Zeichenspannung und der Geräuschspannung zur Folge, was darauf zurückzuführen sein dürfte, dass hierbei dieselbe Steilheit der rtöhre bei schwächerem ^Anodenstrom und entsprechend verminderten Röhrengeräuschen erzielt werden kann.

Wenn man den mit der Kathode der ¹^ ämpfungs diode 75 verbundenen veränderlichen Widerstand 7Ö so einstellt, dass sein Widerstandswert unendlich gross wird, wird die ^iode 75 wirkungslos, da der Kondensator 77 sich dann nicht entladen kann. In diesem Fall erhält die in ^ig. 5 dargestellte Leitfähigkeitscharakteristik die durch die Kurve C der Fig, 2 dargestellte Form. Dabei muss aber zwecks Vermeidung des Uebergreifens der erraten Schwingungen von einer Pendelperiode in die nächste die Pendelspannungsquelle so ausgebildet werden, dass der Zeitpunkt te der grössten Empfindlichkeit etwas hinter dem mittleren Zeitpunkt der Pendelperiode zu liegen kommt.

Die ^schaltelemente des in ^ig, 4 dargestellten Verstärkers können zweckmässig wie folgt bemessen werden:

Röhre 35 die eine Hälfte einer Röhre der

Type 12AT7

Röhre 60 die andere Hälfte der vorgenannten

Röhre

Röhre 75 6AL5

Diode 41 Kristall Type XN34

Kondensator 37 10 pF

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Kondensator 3Ö Kondensator 42 Kondensator 43 Kondensator 44 Kondensator 47 Kondensator 63 Kondensator ^k (p%/ Kondensator £W Kondensator 7° Kondensator 76 Kondensator 77 widerstand 39 widerstand 45 widerstand 46 Widerstand 51 widerstand £fc v(f widerstand 64 Widerstand 65 Widerstand 6$ Widerstand 73 +B

15 pF

100 pP

50 pF

lOUO pF

500 pF

300OpF

15^000 pF

1000 pF

10^000 pF

0,01 Microfarad 100 pF 10^000 0hm 1*000 0hm 47O_xOOO Ohm 1 Megohm I5OO 0hm 47x000 0hm 100 0hm 33O 0hm maximal 10 Megohm 25 - 25O Volt

Resonanzfrequenz des
Schwingungskreises 36-39 21.75 MHz Resonanzfrequenz des
Schwingungskreises 61,62 100 KHz

Obzwar die Erreichung der besten Spit Zentrennschärfe und allgemeinen Trennschärfe die durch die Kurve C der *\g. 2 dargestellte sägezahnförmige Leitfähigkeitscharakteristik erfordert kann eine gewisse Verbesserung bereits dadurch erzielt werden, dass man nur den sich über eine gewisse Strecke beiderseits des Nullpunktes t, erstreckenden Teil der Leitfähigkeitscharaic teristik entsprechend gestaltet. Zu diesem Zwecke muss zunächst

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die Neigung des dem Zeitpunkt t-, benachbarten Teiles der Leitfähigkeitscharakteristik klein sein, um eine gute Spitzentrennschärfe zu erzielen, Dann muss die Leitfähigkeitscharakteristik zu beiden Seiten des Punktes t-^ über diejenige Strecke geradlinig verlaufen, bei welcher die von dem geradlinigen Teil der Charakteristik zu beiden Seiten des Punktes t-, eingeschlossenen Flächen eine Verstärkung bezw„ Dämpfung darstellen, die eine vorausbestimmte Anzahl von Nähereinheiten entspricht, Dadurch kann die bandbreite an der um dieselbe Anzahl von N«p±T§re4sri*e-rtren unterhalb des Scheitelpunktes der Abstimmkurve gelegenen Stelle dieser Kurve wunschgemäss festgelegt werden.

Claims (9)

- 21 ·* Patentansprüche:

1. Pendelrückkopplungsverstärker, gekennzeichnet durch
eine derartige Bemessung der die Pendelspannung ü
Schaltelemente, dass die sich unter der Einwirkung der Pendelspannung ergebende periodische Änderung der Leitfähigkeit des
rückgekoppelten ochwingungskreises des Verstärkers von positiven zu negativen Werten zumindest während eines Teiles jeder Pendelperiode einen annäherend linear^, ^äs&aan Verlauf hat und der Mullwert der Leitfähigkeit innerhalb der
ersten zwei Drittel jeder Pendelperiode iff, «>nass die
ganze PendelrückkopplungsverStärkung während der annähernd
linearen Änderung der Leitfähigkeit stattfindet.

2, Pendelrückkopplungsverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der die Pendelspannung ÜeiXextt^en ocnaltelemente, dass der biullwert der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Ochwingungskreises in der Mitte jeder
Pendelperiode i

3. Pendelrückk.opplungsverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der die Pendelspannung j,.j.do'Ochaltelemente, dass der Nullwert der Leitfähigkeit des rückgekoppelten °chwingungskreises in der ersten Hälfte
jeder Pendelperiode eintritt,

4. Pendelrückko^plungsvQTstärker nach -poeine η der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch S₄Chaltelerrsnte,
welche eine sägezahnförrnig verlaufende Pendelspannung liefern.

5. Pendelrückkopplungsverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rückgekoppelte bchwingungskreis während eines Teiles des Zeitraumes seiner
positiven Leitfähigkeit in jeder Pendelperiode eine zusätzliche Dämpfung erfährt.

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6„ Pendelrückkopplungsverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche dämpfung des rückgekoppelten Schwingungskreises beim Beginn jeder Pendelperiode erfolgt₀

7. Pendelrückkopplungsverstärker nach den Ansprüchen 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, dass an den rückgekoppelten ^chwingungskreis eine Diode angeschlossen ist, welche während eines Teiles des Zeitraumes der positiven Leitfähigkeit des rückgekoppelten °chwingungskreises in jeder Pendelperiode durchlässig gemacht wird.

#. Pendelrückkopplungsverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Uiode von den die Pendelspannung liefernden Schaltelementen gesteuert wird.

9. Pendelrückkopplungsverstärker nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der gleichgerichteten Ausgangsspannung das Verstärkers dem oteuergitter der ochwingröhre_//z'ugeführt wird. pCaA> okk

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