DE807515C - Schaltung fuer den superregenerativen Empfang - Google Patents
Schaltung fuer den superregenerativen EmpfangInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D11/00—Super-regenerative demodulator circuits
- H03D11/02—Super-regenerative demodulator circuits for amplitude-modulated oscillations
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 28. JUNI 1951
p 19316 VIIIa I jicf1 I)
ist als Erfinder genannt worden
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für superregenerativen Empfang elektrischer
Schwingungen, besonders von Ultrahochfrequenzschwingungen (λ <
15 m), bei der die Hilfsschwingung vorzugsweise von einem gesonderten Generator
erzeugt wird.
Die bekannten Schaltungen zum superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen weisen
den Nachteil auf, daß die Trennschärfe verhältnismäßig gering ist. Dies rührt daher, daß sie nur
von einem einzigen Schwingungskreis bewirkt wird.
Zur Verbesserung der Trennschärfe wurde bereits vorgeschlagen, die Zeit, während der der Eingangsschwingungskreis
einen Widerstand mit einem Wert von etwa 0 hat, möglichst zu verlängern.
j Eine Schaltung, in der dieser Gedanke praktisch j durchgeführt ist, ist bisher jedoch noch nicht vorgeschlagen
worden.
Die Erfindung schafft eine Schaltung, deren Trennschärfe durch Anwendung der vorerwähnten
Erkenntnis wesentlich verbessert ist.
Gemäß der Erfindung wird der Eingangsschwingungskreis während der ganzen Periode, in der die
Schaltung nicht oszilliert (Unterbrechungsperiode), oder während eines der Oszillationsperiode unmittelbar
vorangehenden Teils dieser Periode entdämpft; außerdem werden das Oszillieren und
die Entdämpfung durch unabhängig voneinander arbeitende Mittel bewirkt.
Durch die erwähnte Entdämpfung kann der
Widerstand des Kreises während der ganzen Unterbrechungsperiode
oder während eines großen Teils dieser Periode stark herabgesetzt werden, so daß die Trennschärfe der Schaltung wesentlich
verbessert wird.
Eine Entdämpfung des Eingangsschwingungskreises während der Unterbrechungsperiode wurde
bisher niemals absichtlich angestrebt. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß bei einigen der bekannten
Schaltungen für superregenerativen Empfang zufälligerweise während eines Teils der Unterbrechungsperiode
Entdämpfung des Schwingungskreises auftritt.
Soweit es sich jedoch bereits um eine solche Entdämpfung handelt, werden die Entdämpfung
und das Oszillieren jedenfalls nicht durch Anwendung unabhängig voneinander wirkender
Mittel erzielt.
Durch Anwendung getrennter Mittel für die Entdämpfung und das Oszillieren ist die Schaltung
sehr leicht einstellbar, besonders in bezug auf Regelung der Trennschärfe, auf das Maß des Oszillierens
und das Verhüten von Koherieren; Koherieren tritt auf, wenn die in einer Oszillationsperiode
erzeugten Schwingungen bis zum Beginn der nächsten Oszillationsperiode noch nicht völlig abgeklungen
sind.
Wenn man für die Entdämpfung und das Oszillieren nicht unabhängig voneinander wirkende
Mittel verwendet, so ist es in der Praxis kaum möglich, eine richtig wirkende Schaltung zu erzielen,
da in diesem Fall verschiedene Einzelteile der Schaltung untereinander mehr oder weniger
entgegengesetzte Bedingungen erfüllen müßten.
Die Schaltung wird vorzugsweise derart eingestellt, daß der Eingangsschwingungskreis weitestgehend
entdämpft wird und daß die Entdämpfung gleichmäßig während der ganzen Unterbrechungsperiode auftritt. Die Entdämpfung darf jedoch
nicht so weit durchgeführt werden, daß während der Unterbrechungsperiode Unstabilität der Schaltung
auftritt. Außerdem muß die Entdämpfung so gewählt werden, daß bei der verwendeten Frequenz
der Hilfsschwingung Koherieren vermieden ist.
Die Schaltung kann zweckdienlich derart ausgebildet werden, daß das Oszillieren und die Entdämpfung
je für sich von wenigstens einem Entladungssystem bewirkt werden. Zweckmäßig wird
der Eingangsschwingungskreis wechselweise von diesen Entladungssystemen beeinflußt, und zwar
derart, daß nur das eine System während der ganzen Unterbrechungsperiode und nur das andere
System während der ganzen Oszillationsperiode wirksam sind.
Mit Rücksicht darauf wird vorzugsweise eine Hilfsspannung mit viereckigem, z. B. trapezförmigem
bis rechtwinkligem Amplitudenverlauf verwendet : der Augenblick, in dem die Entladungssysteme wirksam werden, liegt in diesem Fall
vollkommen fest.
Das Oszillieren und die Entdämpfung können auch mittels eines und desselben Entladungssystenis
herbeigeführt werden, wenn als Entladungssystem eine Entladungsröhre mit einer Kathode, einem Steuergitter und wenigstens drei
weiteren Elektroden verwendet wird, von denen die beiden Außenelektroden mit Kreisen verbunden
sind, die das Oszillieren und die Entdämpfung bewirken; der mittleren Elektrode wird die Spannung
der Hilfsschwingung zugeführt.
Die Hilfsschwingung wird vorzugsweise von einem besonderen Generator erzeugt; in manchen
Fällen ist es jedoch möglich, zur Erzeugung dieser Schwingung einen Teil eines oder mehrerer Entladungssysteme
zu benutzen, die auch für den [ superregenerativen Empfang verwendet werden.
Wenn z. B. beim Empfang eine Entladungsröhre mit zwei oder mehr Gittern wie eine Hexode verwendet
wird, können einige der Elektroden des Entladungssystems in einer Schaltung zur Erzen-
: gung der Hilfsschwingung benutzt werden. Die Dauer der Oszillationsperiode wird vorzugsweise
annähernd gleich der Dauer der Unterbrechungsperiode gewählt.
Dje Erfindung wird an Hand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. ι stellt eine Schaltung für den superregenerativen
Empfang elektrischer Ultrahochfrequenzschwingungen (/. <
ijm) dar. in der die Erfindung Anwendung findet. Diese Schwingungen
werden den mit 1 bezeichneten Klemmen zugeführt und induktiv dem mit 2 bezeichneten Eingangsschwingungskreis
der Schaltung übertragen. Der Schwingungskreis 2 ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes 3' und eines Kondensators 4'
mit dem Steuergitter einer Triode 5' und über die ; Parallelschaltung eines Widerstandes 3" und eines
j Kondensators 4" mit dem Steuergitter einer Triode 5" verbunden. Die Anoden der beiden
Trioden sind sowohl über zwei Hochfrequenzdrosselspulen 8' und 8" als auch über zwei einstellbare
Kondensatoren 9' und 9" miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt der erwähnten
; Drosselspulen ist über die Primärwicklung eines Niederfrequenztransformators 7 mit dem positiven
Pol einer nicht dargestellten Anodenspannungsquelle verbunden, während der Verbindungspunkt
der erwähnten Kondensatoren über eine Rückkopplungsspule 6 mit Erde verbunden ist. Die Nieder-
! frequenzausgangsspannung der Schaltung kann der n0
Sekundärwicklung des Transformators 7 ent-■ nommen werden.
Zwei Widerstände 10' und 10" sind in Reihe zwi-
; sehen den Kathoden der Entladungsröhren 5' ' und 5" angeordnet. Der Verbindungspunkt dieser n5
Widerstände ist mit dem unteren Ende des Kreises 2 und zugleich mit Erde verbunden. Die Hilfsspannung
wird an die voneinander abgewandten Enden der Widerstände angelegt. Diese Spannung
kann zweckmäßig einen rechtwinkligen Verlauf haben und z. B. einem Multivibrator entnommen
werden.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Die Entladungsröhren 5' und 5" werden wechselweise
im Rhythmus der Hilfsschwingung völlig geöffnet und gesperrt, wobei 5' als die das Oszillieren
bewirkende und 5" als die die Entdämpfung bewirkende
Röhre fungieren. Das Maß des Oszillierens während der Oszillationsperiode und das Maß
der Entdämpfung während der Unterbrechungsperiode sind je gesondert durch Einstellung der
Rückkopplungskondensatoren 9' und 9" einstellbar. Das Oszillieren und die Entdämpfung werden
somit durch völlig unabhängig voneinander wirkende Mittel erzielt und geregelt. Die Schaltung
wird nun derart eingestellt, daß sie während des einen Teils der Periode der Hilfsspannung
schwingt und daß während des anderen Teils dieser Periode der Eingangsschwingungskreis weitestgehend
entdämpft wird. In diesem Zusammenhang sei folgendes bemerkt:
Wenn der Schaltung kein Eingangssignal zugeführt wird, soll das Oszillieren jedesmal von der
Rauschspannung eingeleitet werden, deren Amplitude annähernd io~H V beträgt. Um eine richtige
Wirkungsweise, u. a. eine richtig wirkende selbsttätige Lautstärkeregelung, der Schaltung zu
sichern, müssen zudem die erzeugten Schwingungen bis zum Sättigungswert, annähernd 10 V,
wachsen können. Die Schaltung soll somit derart eingestellt werden, daß während der Oszillationsperiode die Schwingungen um einen Faktor 10""
wachsen können, und daß während der Unterbrechungsperiode die erzeugten Schwingungen bis j
unterhalb des Rauschpegels, also um einen Faktor io~7, abnehmen können. Wenn also die
Frequenz der Hilfsspannung einmal festliegt, müssen die Kondensatoren 9' und 9" derart eingestellt
werden, daß die vorerwähnte Bedingung erfüllt ist.
Für Telephonieempfang kann die Frequenz der Hilfsspannung in der Regel nicht niedriger als
20 kHz gewählt werden. Dies bedeutet, daß bei einer Wellenlänge von 15 m (20 MHz) der zu empfangenden
Schwingungen für eine vollständige Unterbrechungsperiode insgesamt etwa 1000 Hochfrequenzschwingungen
zur Verfügung stehen. Mit Rücksicht auf die vorerwähnte Amplitudenänderung der Größenordnung von io~7 V können die
Güte des Eingangsschwingungskreises während der
Unterbrechungsperiode (Q τ) und der absolute ! Wert der Güte dieses Kreises während der Oszilla- |
tionsperiode (O 2) nicht höher als annähernd too ; gewählt werden. Wenn die Güte der verwendeten
Eingangsschwingungskreise im vorliegenden Fall kleiner als etwa 100 ist. kann die Güte des Kreises
durch Entdämpfung, Einstellung des Kondensa- ' tors 9", bis zu einem Wert von etwa 100 gesteigert
werden. Dem absoluten Wert der Güte des Kreises in der Oszillationsperiode kann durch Einstellung
des Kondensators 9' ein geeigneter Wert, z. TJ. gleichfalls 100, gegeben werden. Es soll hierbei
überlegt werden, daß die Trennschärfe der Schaltung auch vom absoluten Wert der Güte des Kreises
während der Oszillationsperiode abhängig ist. Das Entladungssystem darf also in der Oszillationsperiode
keinen zu großen negativen Widerstand für den Schwingungskreis bilden.
Wenn man jedoch Telephonic auf einer Wellenlange 1.5 111 empfängt, stellen bereits zehnmal mehr
Hoehfrequenzschwingungen je Untcrbrechungsperiode als im vorigen Fall zur Verfugung, so daß
die Kreisgüten O 1 und Q 2 je etwa 1000 betragen
können. In diesem Fall ist also im allgemeinen eine sehr beträchtliche Entdämpfung anwendbar,
wodurch die Trennschärfe der Schaltung gesteigert werden kann; die Einstellung soll jedoch naturgemäß
stets so erfolgen, daß das Auftreten von Kohericren vermieden wird.
Der Ableitungswiderstand 3' und der Gitterkondensator 4' erfüllen zu gleicher Zeit verschiedene
Aufgaben. Zunächst dienen sie zur Gleichrichtung der Hoehfrequenzschwingungen, und weiter
begrenzen sie die Amplitude der erzeugten Schwingungen durch selbsttätig anwachsende Gittervorspannung;
zudem verdankt man ihrem Vorhandensein ein ruhiges und allmähliches Einleiten des
Oszillierens; dies wird gleichfalls in hohem Maße vom Umstand begünstigt, daß die vom Sperren und
Öffnen der Röhren 5' und 5" bedingten Gleichstromstöße den Schwingungskreis 2 nicht beeinflüssen
können. Außerdem gleichen diese Stöße einander aus, da die Röhren 5' und 5" abwechselnd
wirksam sind, so daß in der die Primärwicklung des Transformators 7 enthaltenden Leitung praktisch
keine Änderung der Gleichstromspeisung spürbar ist.
Es ist erwünscht, daß die in einer Oszillationsperiode
allmählich über den Kondensator 4' entstehende negative Ladung während der darauffolgenden
Unterbrechungsperiode völlig abfließt. Dies erfolgt, wenn
Rl r=fn'
wobei R1 = Wert des Ableitungswiderstandes 3'·
Cr = Kapazität des Gitterkondensators 4' und ff, — Frequenz der Hilfsspannung.
Zudem müssen R1 und Cr je derart gewählt werden,
dal.) das Steuergitter mit einer hinreichenden Hochfrcquenzspannung beaufschlagt und die Selbsterregung
von Kippschwingungen vermieden wird.
In der beschriebenen Schaltung erfolgt die Gleichrichtung gleichfalls durch die Röhre 5'. Diese
Aufgabe kann jedoch im Prinzip auch von einer anderen Röhre erfüllt werden.
Fig. 2 stellt eine Schaltung dar, bei der unter Beibehaltung der Möglichkeit, die Kreisgüten O 1
und O 2 gesondert einzustellen, die beiden Röhren 5'
und 5" von einer einzigen Röhre ersetzt sind. In diesem Fall wird die Hilfsspannung dem Fanggitter
einer Penthode zugeführt, wodurch erreicht wird, daß der Strom entweder praktisch völlig der Anode
(Oszillationsperiode) oder dem Schirmgitter (LTnterbrechungsperiode)
zufließt. Die Regelung der Kreisgüten O 1 und Q 2 erfolgt unter Zuhilfenahme
der Kondensatoren 9" und 9'. Die Funktionen der Anode und des Schirmgitters können naturgemäß
umgetauscht werden. Da die Gleichstromspeisung der Anode und des Schirmgitters beide durch die
Primärwicklung des Xiederfrequenztransformators 7 geführt werden, wird das Auftreten der Hilfs-
spannung im Ausgangskreis unterdrückt und das Anstoßen des Schwingungskreises über die Rückkopplungsspule
6 verhütet.
Claims (4)
1. Schaltung für den superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen, insbesondere
Ultrahochfrequenzschwingungen (?.< 15m),
bei der die Hilfsschwingung vorzugsweise von einem besonderen Generator erzeugt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingangsschwingungskreis während der ganzen Periode, in der
die Schaltung nicht oszilliert, oder während eines der Oszillationsperiode unmittelbar vorangehenden
Teils dieser Periode entdämpft und außerdem das Oszillieren und die Entdämpfung durch unabhängig voneinander wirkende Mittel
bewirkt werden.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Oszillieren und die Entdämpfung je für sich von wenigstens einem Entladungssystem bewirkt werden, vorzugsweise
derart, daß der Eingangsschwingungskreis wechselweise von den Entladungssystemen
beeinflußt wird.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Oszillieren während der Oszillationsperiode und die Entdämpfung während der Unterbrechungsperiode mittels eines
und desselben Entladungssystems erfolgen, wobei als Entladungssystem eine Entladungsröhre
mit einer Kathode, einem Steuergitter und wenigstens drei weiteren Elektroden verwendet
wird, von denen die erste und die dritte mit Kreisen verbunden sind, die das Oszillieren und
die Entdämpfung bewirken, und der zweiten (mittleren) eine Spannung der Hilfsschwingung
zugeführt wird.
4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Hilfsspannung mit viereckigem, z. B. trapezförmigem bis rechtwinkligem Amplitudenverlauf
verwendet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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