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Hochfrequenzempfänger mit selbsttätiger Regelung der Trennschärfe
Die- vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen zur Regelung der Wiedergabetreue
für Hochfrequenz-Nachrichtenübermittlungsanlagen und insbesondere Anordnungen zur
selbsttätigen Regelung der Wiedergabetreue in Radioempfangsgeräten.
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Es wurden bereits verschiedene Anordnungen vorgeschlagen, um die wirksame
Resonanzkurve eines abstimmbaren Netzwerkes selbsttätig in Abhängigkeit von Amplitudenänderungen
der aufgenommenen Signalenergie zu regeln. Der hauptsächliche Zweck dieser Einrichtungen
besteht in einer derartigen Regelung der Selektivität einer Hochfrequenz-Signalübertragungsanlage,
daß diese für schwache Signale selektiver arbeitet als für starke und daß infolgedessen
die Selektivität beim Empfang eines starken Ortssenders am geringsten, bei der Aufnahme
schwacher Stationen aber am größten ist.
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In der vorliegenden Anmeldung werden weitere Anordnungen zur selbsttätigen
Änderung der Selektivität und zur Verbesserung der Wiedergabetreue beim Empfang
starker Signale angegeben. In jeder von diesen Anordnungen wird ein doppeltes System
von Verstärkern benutzt, wobei die einen Verstärker von den Amplitudenähderungen
der aufgenommenen Signalenergie dahingehend beeinflußt werden, daß beim Empfang
der Signale entfernter Stationen die Selektivität des Empfängers verbessert, die
Wiedergabetreue aber verschlechtertwird,währendandere Verstärker so arbeiten, daß
bei der Aufnahme der starken Signale eines Ortssenders die Selektivität herabgesetzt,
die Wiedergabetreue aber erhöht wird.
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Daher läßt sich sagen, daß eines der Hauptziele der vorliegenden Erfindung
darin besteht, selbsttätig wirkende Einrichtungen zur Regelung der Wiedergabetreue
zu schaffen, welche eine Änderung der Wiedergabetreue eines Radioempfängers bewirken,
indem sie in Abhängigkeit von Amplitudenänderungen der aufgenommenen Signalenergie
von Verstärkern mit vorbestimmten Selektivitätseigenschaften Gebrauch machen.
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. Ein weiterer wichtiger Gegenstand der'vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß wenigstens zwei parallel arbeitende Verstärker in einem Radioempfänger
vorgesehen werden, von denen der eine eine scharfe Selektionscharakteristik und
der andere eine flache besitzt, und daß der Empfänger zusätzliche.Einrichtungen
zur differentiellen Beeinflussung des Übertragungswirkungsgrades der genannten Verstärker
enthält, derart, daß beim Empfang schwacher Signale der Verstärker mit
der
scharfen Selektivität überwiegt, während beim Empfang starker Signale vorwiegend
der Verstärker mit der breiten Abstimmung, wirksam ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung be-.. steht in der Ausstattung
eines Radioempf@,n-:, gers mit einem selektiven Gegentaktverstärker, =der im normalen
Betrieb eine scharfe Resonanzkurve besitzt, jedochEinrichtungenent-_ hält, um bestimmte
Röhren des Gegentaktverstärkers selbsttätig unwirksam zu machen zwecksVerbreiterung
derResonanzkurvebeini Empfang starker Signale, etwa von einem Ortssender.
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Die Erfindung bezweckt ferner eine Verbesserung von selbsttätig wirkenden
Einrichtungen zur Regelung der Wiedergabetreue in Radioempfängern im allgemeinen
und die Schaffung von Regeleinrichtungen, die nicht nur zuverlässig im Betrieb,
sondern auch leicht herzustellen und in die Empfänger einzubauen sind.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes soll nunmehr
an Hand der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert
werden. In den verschiedenen Abbildungen sind gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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Abb. i zeigt in der üblichen Darstellungsweise eine Radioenipfangsanordnung,
die von dein Erfindungsgedanken Gebrauch macht. Die. Anordnung umfaßt eine Signalenergiequelle
i, die aus Signalauffangvorrichtungen und dem Hochfrequenzverstärker eines Superlieterodyne-Empfängers
bestehen möge. Auf die Signalquelle folgt ein Netzwerk -a, welches einen kombinierten
Oszillatordetektorkreis (selbstschwingendes 1Iischrohr) an sich bekannter Art oder
einen ersten Gleichrichter, dem die von einem örtlichen L`berlagerer erzeugten Schwingungen
zugeführt werden, enthalten möge. In jedem Falle ist der im Ausgang des Netzwerkes
2 liegende Kreis I auf die vorhandene Zwischenfrequenz abgestimmt und - etwa bei
1I1- mit dem abstimmbaren Eingangskreis II des Zwischenfrequenzverstärkers 3 gekoppelt;
der Zwischenfrequenzverstärker enthält vorzugsweise eine Schirmgitterröhre, und
der Kreis II ist auf die auftretende Zwischenfrequenz abgestimmt.
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Der Anodenkreis der Röhre 3 enthält einen Resonanzkreis III, dessen
eine Seite mit dein positiven Pol -1- B einer (nicht gezeichneten) Spannungswelle
verbunden ist; dieser Schwingungskreis ist auf die Zwischenfrequenz abgestimmt lind
- etwa bei 1I2 - mit dein ebenfalls aufdieZwischenfrequenz abgestimmtenKreis IV
gekoppelt. Der Kreis IV ist an die Eingangselektroden des zweiten Gleichric@ters
.4 angeschlossen und enthält eine Spule 5, die mit dein Abstimmkondensator und der
Sekundärwicklung des Kopplungstransformators 11I= in Reihe geschaltet ist.
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Die Kopplung 1I1 ist loser als die kritische =Dopplung, so daß die
Resonanzkurve am Gitter der Röhre 3 verhältnismäßig spitz ist; dasselbe gilt auch
für 1I2. Die zwischenfrequente Signalenergie wird von dem Kreis I gleichzeitig über
den Kondensator 7 der Schirnigitterröhre 6 zugeführt. Die Kathode der Röhre 6 ist
über Erde mit der auf dem niedrigeren Potential befindlichen Seite des Kreises I
verbunden, während der Kondensator 7 das auf höherem Potential befindliche Ende
des Kreises 1 mit dem Steuergitter der Röhre 6 verbindet.
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Der Anodenkreis der Röhre 6 enthält einen Resonanzkreis V, der bei
.113 mit einem Resonanzkreis VI gekoppelt ist; letzterer ist an die Eingangselektroden
der Schirrngittervers ärkerröhre ii angeschlossen, deren Anodenü kreis den Resonanzkreis
VII enthält. Die Spule 5 des Gleichrichtereingangskreises IV ist mit dem Kreis VII
magnetisch gekoppelt. Die Kreise V, VI und VII sind auf die Zwischenfrequenz abgestimmt.
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Der Gleichstromblockkondensator 15 bildet einen Kopplungsweg zu einem
nachgeschalteten Niederfrequenzverstärker undi'oder einem Wiedergabegerät für die
in der gleichgerichteten Zwischenfrequenzenergie enthaltene Niederfrequenzkomponente.
Die Leitung 16 verbindet den Gitterkreis der Röhre 3 mit einer Regelspannungsquelle
16' an sich bekannter Art, beispielsweise einer Gleichrichteranordnung.
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Die Resonanzkurve am Gitter der Röhre 6 besitzt einen im wesentlichen
flachen Scheitel und ist breiter als die Resonanzkurve am Gitter der Röhre 3. Die
den Röhren 6 und 3 durch' die Leitungen 16 und 17 aufgedrückten Regelspannungen
sind so bemessen, daß sie differentiell arbeiten. Die Leitung 17 ist zwischen dem
Gitter der Röhre 6 und einer weiteren Regelspannungsquelle 17' angeschlossen. Bei
einem äußerst starken Signal wird die Verstärkung durch die Röhre 3 vollständig
unwirksam gemacht, und die Signale gehen durch die Röhren 6 und i i. Die Ausgangsspannungen
der Röhren 3 und i i werden dem gemeinsamen Eingangskreis IV der Gleichrichterröhre
q. zugeführt; gleichwohl können die Ausgangsspannungen der Röhren 3 und i i auch
getrennt gleichgerichtet und erst im Niederfrequenzkreis zusammengeführt werden.
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Die differentielle Vorspannung des spitz und des breit abgestimmten
Verstärkers geht derart vor sich, daß die Verstärkung des spitz abgestimmten Verstärkers
größer ist als die des breit abgestimmten, sobald schwache
Signale
empfangen werden, während das Gegenteil beim Empfang starker Signale zutrifft. Zwischen
diesen beiden Zuständen gibt es einen Wert der Signalstärke, bei welchem die beiden
Verstärker gleiche Verstärkung besitzen und ein mittlerer Grad von Selektivität
erhalten wird. Die RegelanoMnungi6', die das Gitter der Röhre 3 speist, kann beispielweise
ein vorgespannter Detektor sein, und dessen Anodengleichspannungskomponente würde
dann benutzt, um die Verstärkung des spitz abgestimmten Verstärkers bei großen Signaleingangsspannungen
herabzusetzen. Die Regeleinrichtung 17' kann ein Gitterableitungsdetektor
(Audion) sein, wobei der breit abgestimmte Verstärker bei großen Signaleingangsamplituden
mit größter Verstärkung arbeiten würde, weil dieAnodengleichspannungskomponente
für diese Eingangsspannungen ein Minimum ist. Bei schwachem Signaleingang arbeitet
der spitz abgestimmte Verstärker mit maximaler Verstärkung, während der breit abgestimmte
Verstärker das Minimum von Verstärkung liefert. An Stelle von 16' und 17' kann auch
irgendeine andere Art von Verstärkungsregeleinrichtungen verwendet werden, vorausgesetzt,
daß ihre Wirkungsweise ähnlich ist.
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Wie man sieht, sind zwischen dem Gleichrichter 4 und dem ersten Gleichrichter
2 zwei parallele Verstärkersysteme vorgesehen, welche beide auf einer Zwischenfrequenz
arbeiten. Eines dieser Systeme besitzt eine scharfe Selektivität, während die Selektivität
des anderen gering ist. Man kann erreichen, daß das vom ersten Gleichrichter kommende
Signal durch eines dieser beiden Systeme hindurchgeht oder in irgendeinem Verhältnis
aufgeteilt wird und beide Systeme durchläuft. Die Verbindungen zwischen den beiden
Regelspannungsquellen i6', 17' mit den beiden parallelen Verstärkersystemen
sind derart, daß sie die Verstärker differentiell in Tätigkeit setzen, und die differentielle
Vorspannung wird in Abhängigkeit von den Änderungen der Signalantplitude gewonnen.
Dies führt dazu, daß die Selektivität und die Wiedergabetreue des Empfängers in
Übereinstimmung mit der aufgenommenen Signalenergie sich ändert.
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Um die Änderung der Selektivität mit der Signalstärke zu erhöhen,
können eine oder mehrere Verstärkerstufen zusätzlich zwischen der Röhre 3 und dem
Gleichrichter 4 und zwischen der Röhre 6 und dem Gleichrichter 4 eingefügt werden.
Wo solche zusätzliche Stufen benutzt werden, sollten die Kopplungen in dem System
mit der Röhre 3 unterhalb des kritischen Wertes sein, während die Kopplungen in
dem System mit der Röhre 6 größer als die kritische Kopplung sein sollten.
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In Abb. 2 ist eine Abänderung der in Abb. i gezeigten Schaltung dargestellt,
worin der spitz abgestimmte Zwischenfrequenzverstärker die Röhre 3 enthält, deren
abgestimmter Eingangskreis II an den Resonanzkreis I bei 1V11 induktiv angekoppelt
ist. Der spitz abgestimmte Verstärker enthält eine Verstärkerstufe 3', deren Eingangskreis
18 mit dem abgestimmten Ausgangskreis der Röhre 3 bei i9 gekoppelt ist, wobei die
Kopplung i9 kleiner als die kritische Kopplung ist. Ein abge' stimmten Kreis 2o
ist magnetisch mit dem abgestimmten Ausgangskreis der' Röhre 3' gekoppelt; der Kreis
2o wirkt als Phasenkorrektionskreis: Das spitz abgestimmte Verstärkersystem endigt
mit einem Kreis, der ähnlich ist jenem Kreis, mit dem der breit abgestimmte Verstärker
beginnt, und dieser Umstand macht die Ausgangsphasenwinkel der beiden Verstärker
annähernd gleich.
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Die breit abgestimmte Verstärkeranordnung enthält die Röhre 6, die
mit dem Abstimmkreis I über den Kondensator 7 gekoppelt ist; das Gitter der Röhre
6 ist durch die Leitung 17 mit der Verstärkungsregeleinrichtung 17' verbunden.
Die Kathode der Röhre 6 ist geerdet. Auf die Röhre 6 folgt die Röhre i i, und die
Ausgangsspannung des Kreises VII wird einem Resonanzkreis 21 aufgedrückt. Die Leitungen
16 und 17 führen zu den Gitterkreisen der Röhren 3 und 6, wie es bei der Abb. i
der Fall war. Die KopplungM3 und die Kopplung zwischen den Kreisen VII und 21 ist
größer als die kritische Kopplung. Eine besondere Röhre 22 faßt die Ausgangsspannungen
des spitz und des breit abgestimmten Verstärkers zusammen, indem die Ausgangsspannungen
dieser beiden Verstärker den parallel zueinander angeordneten Steuergittern a3,
23' der Röhre 22 aufgedrückt werden.
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Die Röhre 22 enthält ein positives Schirmgitter zwischen den parallelen
Gittern 23, 23' und der Anode. Der Anodenkreis der Röhre 22 ist mit dem Gleichrichtereingangskreis
IV durch einen Abstimmkreis III gekoppelt. Selbstverständlich kann der Anodenkreis
der Röhre 22 auch an eine weitere Zwischenfrequenzverstärkerstufe angeschlossen
werden. Die Wirkung dieser Schaltung ist dieselbe wie in Abb. i.
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In Abb. 3 ist eine weitere .Anordnung mit parallel arbeitenden, spitz
und breit abgestimmten Verstärkern dargestellt. Bei dieser Anordnung besitzen der
spitz und der breit abgestimmte Verstärker Eingangskreise gleicher Ausführung. Aus
diesem Grundewerden keine besonderen Kreise .zur Korrektur der Phasenwinkel benötigt.
Es ist ein abweichender Ausgangsspannungsammelkreis dargestelt, in dem zwei Schirmgitterröhren
üblichex Ausführung verwendet werden (3"
und 6"), deren Anoden durch
Leitungen q.o und 41 verbunden sind. Der gemeinsame Abstimmkreis .I2 ist mit seiner
auf hohem Potential befindlichen Seite an die Leiter 4.o, .41 angeschlossen und
bei .I3 mit dem Gleichrichtereingangskreis IV magnetisch gekoppelt.
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Die Regelvorspannungen werden dem spitz und dein breit abgestimmten
Verstärker über die Leitungen 16 bzw. 17 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform führt
die Leitung 16 von der Regelspannungsquelle 16' zu den Gittern der Röhren 3, 3'
und 3", während die Leitung 17 von der Regeleinrichtung 17' zu den Gittern der Röhren
6. 6' und 6" führt. Die Regelvorspannungen werden den parallelen Verstärkern in
solcher Weise zugeführt, daß sie in Abhängigkeit von den Änderungen der Signalamplituden
differentiell geregelt werden, wie vorhin angegeben.
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Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist in Abb.4
dargestellt. Dort liegen zwischen dem abgestimmten Eingangskreis IV des Detektors
q. und der Signalenergiequelle i zwei in Kaskade geschaltete Gegentaktverstärkeranordnungen.
Die erste Kaskade enthält ein Paar von Schirmgitterröhren So und 51 in Gegentaktanordnung,
deren Steuergitter über Kondensatoren mit entgegengesetzten Enden des abgestimmten
Eingangskreises 52 verbunden sind; die :Witte der Induktivität des Kreises 52 ist
über einen Hochfrequenzkondensator 53 geerdet.
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Die Abstimmkreise sd. und 55 liegen in Reihe zwischen den Anoden der
Röhren So und 51. Durch den Vorspannungswiderstand 56 wird dein Steuergitter der
Röhre So eine feste Vorspannung erteilt, während dem Gitter der Röhre 51 durch den
Widerstand 57 eine Regelspannung zugeführt wird. Die zweite Gegentaktstufe enthält
ein Paar v an Schiringitterröhren 6o und 61. Die nicht geerdete Seite des Widerstandes
1.4 ist mit dem Steuergitterkreis der Röhre 6o verbunden durch eine Leitung 62,
eine Leitung 63 und den Gitterwiderstand 6.I; derselbe Punkt ist mit dem Gitter
der Röhre 51 durch eine Strombahn verbunden, welche die Leitungen 62, 65 und den
Gitterwiderstand 57 enthält. Zwischen Gitter und Kathode der Röhre 61 liegt ein
Gitterwiderstand 66 und eine feste Gittervorspannungsquelle. Wenn die Röhren So,
51, 6o und 61 mit den gleichen Steuergittercorspannungen arbeiten, sind die auf
die Trägerfrequenz. abgestimmten Kreise 5d. und 55 parallel zueinander wirksam.
In diesem Falle ist die Resonanzkurve dieselbe ,vie die eines gewöhnlichen Verstärkers
mit einem Schwingungskreis je Stufe. Wenn nun die Vorspannungen der Röhren 51 und
6o so weit erhöht werden. daß diese Röhren außer Tätigkeit gesetzt werden, bilden
die Kreise 5d. und 55 ein Paar von gekoppelten Bandft lterkreisen, wobei die Röhre
So auf die Primärseite arbeitet und die Röhre 61 das Signal von der Sekundärseite
abnimmt. Wenn die Kopplung .11 den richtigen Wert besitzt, erhält man in dieser
Stufe eine Bandfiltercliarakteristik. Selbstverständlich kann man auch die Röhren
So und 6o an Stelle der Röhren 51 und 61 benutzen; dies ergibt jedoch eine geringere
Selektivität. Es ist wünschenswert, den Mittelpunkt eines jeden Gitterkreises der
in Kaskade geschalteten Gegentaktverstärkerröhren auf Erdpotential zu halten. Die
Spulen 70 und 71 sind nicht auf die Signalfrequenz abgestimmt.
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Man kann sich jetzt vorstellen, daß in Abb. d eine Anordnung dargestellt
ist, worin ein selektiver Gegentaktverstärker verwandelt wird in ein System von
gekoppelten Einröhrenkreisen, sobald gewisse Röhren außer Tätigkeit gesetzt werden.
Wenn die Signalamplitude steigt, wird die nichtgeerdete Seite des Widerstandes 1I
mehr negativ, mit dem Ergebnis, daß die den Gittenkreisen der Röhren 6o und 5 i
zugeführten Vorspannungen hinreichend groß werden, um diese beider Röhren unwirksam
zu machen.
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Wie oben erklärt, wirkt sich dies in eine Umwandlung der Kaskadengegentaktanordnung
in eine Bandfilterverstärkeranordnung aus, worin die Röhre den Resonanzkreis 52
mit den gekoppelten Abstimmkreisen 5.4 und 55 koppelt; .letztere Kreise besitzen
eine Bandfiltercharakteristik, und die Röhre 61 entnimmt daraus Energie über die
Sekundärspulen 70 und 71. Auf diese Weise ist die Schaltung weniger selektiv
gemacht, die Wiedergabetreue jedoch verbessert worden. Die umgekehrte Wirkung findet
statt, wenn schwache Signale aufgenommen werden.