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Antenneneingangsschaltung für Dezimeterwellen
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Eingangsschaltungenu. dgl. Dabei war man gezwungen, entsprechende Misch-und Verstärkeranordnungen anzuwenden, um gegebenenfalls auftretende Eingangsverluste auszugleichen.
Die Verwendung von Memgittenöhren. zur Mischung im Dezimeterwellengebiet ist nicht mehr möglich. Der Grund hiefür liegt in den zu grossen Dämpfungen, hervorgerufen. durch die Zuleitungsinduktivitäten und den Laufzeiteinfluss der Elektronen. Die Konversionsverstärkung wird zu klein, weil die Elektronenlaufzeit etwa in der Grösse der Periodendauer liegt, woraus sich sehr geringe Empfindlichkeitswerte ergeben.
Beim Mischen mit Röhrendioden oder Germaniumdioden unter Berücksichtigung dämpfungsarmer und kurzer Zuleitungen treten die beschriebenen Nachteile praktisch nicht in Erscheinung. Etwaige Laufzeiteinflüsse können vernachlässigt werden, weil die Elektronenabstände bei Dioden wesentlich kleiner sind als bei Mehrgitterröhren.
Diese Anordnungen erfordern einen hohen technischen und einen erheblichen Zeitaufwand bei Umstellung auf eine andere Wellenlänge, weil die bekannten Anordnungen nur für eine bestimmte Wellenlänge brauchbar sind.
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Zweidrahtleitung vorgenommen wird. Während die Antennenspannung das Lechersystem im Gegentakt erregt, erregt die Oszillatorspannung den Kreis im Gleichtakt, so dass eine Entkopplung der Oszillatorfrequenz von der Antenne erreicht ist. An den Anoden der Duodiode wird über entsprechend definierte Siebschaltungen das zwischenfrequente Gemisch dem ersten Zwischenfrequenzkreis des Zwischenfrequenzverstärkers zugeführt. Diese Mischanordnung ist üblicherweise bis zu einer Wellenlänge von etwa 30 cm anwendbar, bei Verwendung von Metallkeramikdioden auch noch bis zu einer Wellenlänge von zirka 20 cm.
Bei Überlagerungsempfängern, bei denen bekanntlich ein Oszillator zur Erzeugung einer Empfangswelle zu überlagernden Wechselspannung dient, darf die Oszillatorenergie nicht nach aussen strahlen. Dies wird bei Rundfunkempfängern z. B. dadurch erreicht, dass die Empfangs-und Oszillatorfrequenz'an verschiedene Gitter der Mischröhre gelegt werden, so dass eine weitgehende Entkopplung des Empfangskreises und des Oszillatorkreises gewährleistet, ist.
In Superhet-Empfängern für Dezimeterwellen kann diese Trennung des Antennen- und Oszillatorkreises dadurch herbeigeführt werden, dass ein abgeschirmtes Parallelleitersystem als Gegentaktkreis an den Eingangskreis (Antennenkreis) angeschlossen ist, während das gleiche System als Gleichtaktkreis, also als erdunsymmetrisch schwingender Kreis, an den Oszillator gekoppelt wird. Eine solche Mischkreisanordnung muss im Hinblick auf die angestrebte Entkopplung besonders sorgfältig hergestellt werden ; der Gegentaktkreis muss in jeder Beziehung ausgeglichen sein. Die erforderliche Abstimmungsregelung ist dabei besonders in konstruktiver Hinsicht schwierig zu lösen.
Im unteren
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Dezimeterwellenbereich, in dem Hohlraumanordnungen handliche Abmessungen besitzen, kann die Trennung auch dadurch hergestellt werden, dass man die in einem Hohlraum völlig unabhängig voneinander vorhandenen magnetischen und elektrischen Wellentypen getrennt von der Antennen- bzw. Oszillatorsei- te anregt und so eine Entkopplung beider Kreise erreicht.
Die bekannten Mischanordnungen sind meist für eine Festfrequenz ausgelegt und weisen deshalb eine ganz geringe Regelbarkeit auf, falls eine solche überhaupt vorgesehen ist. Diese Mischanordnungen haben also Schmalbandcharakter. Wegen der Notwendigkeit der Entkopplung zwischen der Empfangsftequenz und der OsziIIatorfrequenz ist die Baugruppe als solche in der Praxis meist vollkommen abgeschirmt hergestellt. Sofern eine derartige Eingangsschaltung auf eine andere Frequenz umgestellt werden soll, erfordert dies, dass die Abschirmung entfernt werden muss und damit ein Eingriff in die Schaltung stattfindet.
Dieser Eingriff in die Schaltung und das anschliessende Wiederherstellen der stationären Betriebsverhältnisse verbunden mit den zur Prüfung erforderlichen Messarbeiten, muss so lange wiederholt werden, bis der gefordert Messwert erreicht wird. Bei einer solchen Änderung der Schaltung ändert sich auch der Abstand der Zweidrahtleitung sowie der Durchmesser und die Lage des Einspe1sungspuDlttes. Wenn die Anpassung einet Eingangsstufe, bei einer Wellenlänge von z. B. X = 65 cm abgestimmt, etwa 80 % beträgt, wird diese bei einet Wellenlänge von X = 60 cm nur noch eine Höhe von etwa 30 % aufwe1 ! tn.
Der Aufbau der Schaltung müsste also wesentlich geändert worden, um wieder die Anpassungsgenauigkeit von 80 % zu erreichen. Frequenzänderungen sind also bei den bekannten Mischanordnungen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. In den meisten Fällen sind zusätzliche Entwicklungsarbeiten durchzuführen, die bekanntlich äusserst zeitraubend sind und erhebliche Kosten verursachen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Eingangsschaltung zu schaffen, die eine optimale Anpassung bei gleichzeitiger Breitbandigkeit aufweist, bei der also diese Anpassungsgenauig- keit für jede Wellenlänge Innerhalb eines bestimmten vorgegebenen Wellen1ängenbereiches (z. B. von À = 1 m bis À = 35 cm) mit geringem technischen Aufwand und innerhalb kurzer Zeit wiederherstellbar ist Es wird also von Wellenlänge zu Wellenlänge kontinuierlich abgestimmt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Anpassungsübertrager auf der Primärseite eine regelbare Induktivität und auf der Sekundärseite einen im Gegentakt erregten Mischkreis aufweist, der zusätzlich durch eine regelbare Kopplungskapazität zwischen den Anoden der Duodiode abstimmbar ist.
Diese Schaltung ist erfindungsgemäss baulich derart ausgeführt, dass primärseitig die Induktivität des Eingangskreises mittels eines die Wicklung abgreifenden Schleifers und sekundärseitig die Kopplungskapazität mittels eines über den Anoden der Duodiode angeordneten mit Dielektcizitätsabstimmung verse- henem Abstimmkondensators unter Auskopplung der Oszillatorfrequenz regelbar ist und die Regelkreise
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kungsverbindung stehen.
Ein weiteres Merkmal des Eingangsübertragers nach der Erfindung besteht darin, dass die Auskopplungspunkte des Mischproduktes als Differenz aus Oszillatorfrequenz und Eingangsftequenz über dem zwischen den Hälften der Sekundärwicklung angeordneten Kopplungskondensator liegen.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung erläutert.
Es zeigen Fig.. l das Schema der Eingangsschaltung mit Misch-und Oszillatorstufe, Fig. 2 den Eingangsübertrager mit Dezimeterwellen-Mischstufe, von oben gesehen, Fig. 3 Eingangsübertragerwienach Fig. 2, jedoch in Seitenansicht, Schnitt A - B.
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Spule PW gezeichnet, während er sich in der wirklichen Schaltstellung über dem DJ : ehkondensator C2 befindet.
Die Antenne A ist an den Wellenwiderstand des Koaxialkabels K an dem einen Ende angepasst. Zur Anpassung des am andern Ende des Kabels vorhandenen Wellenwiderstandes ist am Eingang E ein Schleifer S angeordnet, der die Primärwicklung PW des Eingangsübertragers abgreift. Diese Wicklung hat die Form eines kreisförmig oder halbkreisförmig gebogenen Rohres, das entweder aus Metall oder aus einem Nichtleiter mit aufgespritztem Leiter-Werkstoff besteht. Baulich ist die Schleiferanordnung derart ausgeführt, dass die Spule PW von zwei sich gegenüberliegenden unter mechanischer Vorspannung stehenden Zungen abgegriffen wird.
Die Primärwicklung PW ist durch den als Kopplungskondensator dienenden Kondensator Cl galvanisch mit einer der beidenHälften SW, SW, der Sekundärwicklung, im Zeichnungsbeispiel mit SW, verbun-
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den. Diese Wicklungshälften SW,,SW bestehen ebenfalls aus je einem kreis-, halbkreis-, parabel-oder ellipsenförmig gebogenen Leiter mit rechteckigem, quadratischem oder rundem Querschnitt. Die beiden Leiter SW1 und SW2 liegen aus baulichen Gründen in einer Ebene und in geringem Abstand parallel zur Primärwicklung PW. An den beiden freien Enden der Leiter SU., SU sind die beiden Anoden der Duodiode RÖ1 angeschlossen.
An Stelle von Duodioden können auch entsprechende Germaniumdioden oder andere
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SWgleichgültig, ob die zu der Sekundärwicklung SW1'SW2 parallel liegende Primärwicklung PW sich über oder unter der Sekundärwicklung befindet. Das aus der Differenz von Oszillatorfrequenz und Eingangsfrequenz bestehende Mischprodukt wird nun über die beiden Drosselspulen Dt und Dr zum Zwischenfre* quenzverstärker eingekoppelt. Hiebei dienen die Kondensatoren C, und C. der Siebung. Sie können als Durchführungs-oder Flächenkondensatoren ausgebildet sein.
Der Oszillator G ist schematisch eingefügt,
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beiderseitig mit einem Silberbelag versehen sind, an dem die Primär- und Sekundärwicklungen sowie die Drosselspulen Dt,Dr angelötet sind. Eine andere bauliche Ausführung besteht darin, dass die Kondensatoren an Stelle eines mit Silberbelag versehenen Keramikkörpers aus zwei Metallplatten bestehen, wobei eine der Platten aus Gründen der Stabilität mit den Wicklungswindungen und den Drosseln aus einem Stück gearbeitet ist, weil hiebei grosse Sorgfalt auf einen möglichst kleinen Übergangswiderstand gelegt werden muss, um an dieser Stelle einen Stoss zu vermeiden, durch den die maximal erreichbare Anpassung einen bestimmten Grösstwert nicht überschreiten würde.
Die Wirkungsweise der Eingangsschaltung ist folgende :
Die Schaltung stellt im wesentlichen einen galvanisch gekoppelten, regelbaren breitbandigen Eingangsübertrager für Dezimeterwellen dar, der primärseitig induktiv und sekundärseitig kapazitiv geregelt wird. Den Übertrager selbst kann man seiner Funktion nach mit einem galvanisch gekoppelten regelbaren Bandfilter vergleichen. Die an den Wellenwiderstand des Koaxialkabels K angepasste Antenne A ist am andern Ende des Kabels mit seinem dort vorhandenen Wellenwiderstand von der Eingangsstelle E aus wiederum entsprechend anzupassen, um Reflexionserscheinungen bei eintretender Fehlanpassung auf den Eingang des Empfängers auszuschliessen. Eine Antenne weist gewöhnlich einen reellen und einen Blindwider- standsanteil auf, wobei letzterer kapazitiver oder induktiver Art ist.
Die in nicht angepasstem Zustand vorhandenen Anteile müssen für die Zwecke der Anpassung mittels entsprechender Schaltelemente kompensiert werden. Die Anpassung wird primärseitig mittels einer gegenüber der Sekundärwicklung galvanisch gekoppelten regelbaren Induktivität der Spule PW durch die entsprechende Anordnung des Schleifers S und den Abstimmkondensator C2 eingeregelt. Anstatt einet direkt durch die Antenne gespeisten Zweidrahtleitung wird eine Transformations- bzw. Übertragerschaltung verwendet. Hiebei ist für die Anpassung nicht nur die für den Schleifer S abgegriffene Induktivität der Spule PW ausschlaggebend, sondern auch der leere Teil der aus einer Windung bestehenden Spule PW.
Dies hat den Vorteil, dass bei Abstimmung des Eingangskreises der leere Teil der SpulegegendieSekundärspulenhälften SW , SW, und gegen Gehäuse eine Kapazität aufweist, die die gesamte Eingangstransformation hinsichtlich der Regelung der Anpassung günstig beeinflusst und den Eingangskreis abschliesst. Mittels der galvanischen Kopplung des Sekundärkreises mit dem Eingangskreis wird die geforderte hohe Anpassungsgenauigkeit bei entsprechender Stabilität erreicht und als Ganzes gesehen erhält man. eine Filteranordnung. Die galvanische Kopp- lung zwischen der Spule PW und der Sakundärseite SW mit dem zugehörigen Kopplungskondensator C des Eingangsübertragers bewirkt die angestrebte Entkopplung zwischen dem Empfangskreis und dem Oszil- latorkreis. Erst dadurch ist eine Regelung möglich. Wenn anderseits z.
B. ein neutrales induktives Gebilde im gleichen Chassis mit dem Oszillator untergebracht wäre, könnte eine Entkopplung nicht erreicht werden, weil dieses Gebilde wie eine Antenne wirkt und mit dem Oszillator elektromagnetisch gekop- pelt ist. Die Zwischenfrequenz bzw. das Mischprodukt kann nicht beliebig ausgekoppelt werden, sondern die Lage der entsprechenden Punkte AK,AK ist in der Schaltung dergestalt eindeutig festgelegt, dass die.
Auskopplungspunkte des aus der Differenz von Oszillatorfrequenz und Eingangsfrequenzbesteherlden Mischproduktes über dem zwischen den Hälften der Sekundärwicklung angeordneten Kopplungskondensator C, liegen. In den bekannten Anordnungen wird das Mischprodukt an den Anoden der Duodiode direkt ausgekoppelt. Dabei handelt es sich jedoch um ein im Gegentakt erregtes Lechersystem. Die elektromagnetsche Kopplung des Eingangstibertragers bewirkt eine Transformation der Eingangsspannung auf den im Gegentakt erregten Mischkreis.
Diese Transformation hat an den Anoden der Duodiode noch nicht stattgefunden, weil dort-anordnungsgemäss betrachtet-die Induktivitäten beginnen. Die Transformation der
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Eingangsfrequenz auf den im Gegentakt erregten Mischkreis ist vielmehr erst an den beiden Über dem
Kopplungskondensator Cl liegenden Punkten durchgeführt. Bei dem Anpassungsübertrager nach der Erfin- dung kann infolge der grundsätzlichen Unterschiede gegenüber dem Lechersystem eine Auskopplung des
Mischproduktes nur an diesen Punkten AK1, AK2 stattfinden.
Der Vorteil der Eingangsschaltung nach der Erfindung liegt in der Regelbarkeit des Anpassungsüber- tragers, dessen Sekundärseite aus einem im Gegentakt erregten Mischkreis besteht und der zusätzlich noch durch die Kopplungskapazität zwischen den Anoden und Duodiode regelbar ist ; mit dieser manuell be- dienbaren Regelanordnung ist es mit einfachen baulichen Mitteln möglich, einen grösseren Frequenzbe- reich in beliebiger wählbarer Abstufung zu beherrschen. Beim Übergang von einer Wellenlänge auf eine andere ist daher eine optimale Anpassung in kürzester Zeit und bei geringem technischen Aufwand er- reichbar. Damit hat die erfindungsgemässe Anordnung den Charakter der Breitbandigkeit.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen Eingangsübertragers ist es nunmehr möglich, bei den verschiedenen Wellenlängen des vorgegebenen Bereiches eine hohe Anpassungsgenauigkeit am Eingang zu erzielen und gleichzeitig opti- mal zu mischen. Die Regelanordnung ist von aussen bedienbar, so dass keinerlei Eingriffe in die Schaltung erforderlich sind. Durch die Eingangsschaltung nach der Erfindung werden ausserdem Zeit und Kosten für die bisher notwendigen umfangreichen Konstruktions- und Messarbeiten gespart. Die Eingangsschaltung nach der Erfindungistfür amplitudenmodulierten Dezimeterwellenempfang anwendbar ; z.
B. beim Dezi- meterfernsehempfang und in amplitudenmodulierten Empfängern für Messzwecke, hiebei besonders für Antennenvermessung und Feldstärkenmessungenfür Dezimeterwellen und für Navigationszwecke u. a. bei der Höhenmessung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antenneneingangsschaltung für Dezimeterwellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungs- übertrager auf der Primärseite (PW) eine regelbare Induktivität und auf der Sekundärseite (SW, SW) einen im Gegentakt erregten Mischkreis aufweist, der zusätzlich durch eine regelbare Kopplungskapazität (C2) zwischen den Anoden der Duodiode (Rö) abstimmbar ist.