<Desc/Clms Page number 1>
Schaltung zum Empfang modulierter Trägerwellen.
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Empfang von modulierten Trägerwellen und insbesondere auf Empfänger mit automatisch geregelter Selektivität zwecks Ausschaltung der
Störungen durch unerwünschte Zeichen.
Bei Einrichtungen der Hoehfrequenztelephonie wird ein Zeichen gewöhnlich mittels einer Träger- frequenz übertragen, die entsprechend der Modulation zwei Seitenbänder besitzt, welche sich von der Trägerfrequenz aus um sechs oder mehr Kilohertz nach jeder Seite hin erstrecken. Im allgemeinen sind den einzelnen Sendestationen Trägerfrequenzen zugeteilt, die einen gleichförmigen Abstand voneinander haben. Der Abstand benachbarter Trägerfrequenzen beträgt dabei gewöhnlich 10 Kilohertz und die Seitenbandfrequenzen eines Trägers überlappen in vielen Fällen diejenigen benachbarter Träger.
Unter diesen Bedingungen ist es häufig schwierig, mit einem Empfänger einen gewünschten
Sender zu empfangen, ohne dass sich Interferenzen mit unerwünschten Sendern ergeben, deren Träger- frequenzen nahe bei dem gewünschten Zeichenträger liegen, besonders wenn die unerwünschten Zeichen gleich stark oder stärker sind als die gewünschten Zeichen. Ausser diesen unerwünschten Zeichen können atmosphärische oder sogenannte Hintergrundgeräusche stark störend wirken.
Um das gewünschte Zeichen frei von unerwünschten Interferenzen und andern Störungen empfangen zu können, muss eine Selektionseinriehtung mit genügend engem Band verwendet werden, so dass die unerwünschten Zeichen und Geräusche genügend reduziert werden. Eine solche Einengung des ausgewählten Frequenzbandes bewirkt indessen leicht eine Beeinträchtigung der Wiedergabetreue für das gewünschte Zeichen, weil die äusseren Frequenzen der Seitenbänder, welche den höheren Modulationsfrequenzen entsprechen, unterdrückt werden.
Dementsprechend ist es erwünscht, das ausgewählte Frequenzband nur dann einzuengen, wenn ein unerwünschtes Zeichen von grosser Stärke vorhanden ist, jedoch, wenn dies nicht der Fall ist, die Breite des ausgewählten Bandes so weit auszudehnen, dass alle Seitenbandfrequenzen des gewünschten Zeichens durchgelassen werden.
Es sind bereits verschiedene Anordnungen zur Regelung der Bandbreite bekannt. Bei einer solchen Anordnung wurde die Ausdehnung und Zusammenziehung des Bandes automatisch entsprechend der Amplitude des gewünschten Zeichens gesteuert, so dass, wenn das gewünschte Zeichen schwach war, das durchgelassene Band zusammengezogen wurde. Diese Art der Regelung ist indessen nicht vollständig befriedigend, weil die optimale Bandbreite nicht nur durch die Intensität des gewünschten Zeichens bestimmt wird, sondern auch hauptsächlich von der Intensität und dem Frequenzabstand des unerwünschten Zeichens abhängt. Wenn das gewünschte Zeichen genügend stark ist, werden erst sehr starke unerwünschte Zeichen eine Zusammenziehung des Bandes notwendig machen.
Die unerwünschten Zeichen, welche am leichtesten Störungen verursachen, sind natürlich die, welche nur um 10 Kilohertz von der Trägerfrequenz des gewünschten Zeichens getrennt sind.
Erfindungsgemäss wird daher die automatische Einengung des ausgewählten Frequenzbandes in erster Linie in Abhängigkeit von der Amplitude der unerwünschten Zeichen und vorzugsweise zusätzlich in umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude des gewünschten Zeichens bewirkt. Ausser dieser automatischen Bandbreitenregelung ist in an sich bekannter Weise eine automatische Verstärkungsregelung vorgesehen, um die Ausgangsleistung des Empfängers innerhalb bestimmter Grenzen zu erhalten, wenn die Eingangsamplitude schwankt.
Der Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, Mittel zur automatischen Regelung der Selektivität eines Empfängers anzuwenden, wobei die Regelung im Hinblick auf eine
<Desc/Clms Page number 2>
möglichst grosse Wiedergabetreue in Abhängigkeit von der Intensität unerwünschter Zeichen erfolgt, die nahe der gewünschten Zeiehenträgerfrequenz liegen, jedoch kann die Regelung auch gleichzeitig in Abhängigkeit von der Intensität des gewünschten Zeichens und der störenden unerwünschten Zeichen erfolgen.
Ferner kann nach der Erfindung eine Kombination der automatischen Verstärkungsregelung, durch welche die Ausgangsamplitude des Hochfrequenzverstärkers im wesentlichen konstant gehalten wird, mit der automatischen Selektivitätsregelung des Empfängers in Abhängigkeit von den Inten- sitäten des gewünschten Zeichens und der unerwünschten Zeichen vorgenommen werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung enthält ein Empfänger für modulierte Trägenvellen einen Bandfilter zur Aussiebung eines gewünschten Zeichens. Die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes wird automatisch in direkter Abhängigkeit von der Amplitude des gewünschten Zeichens geregelt, während Mittel, die auf die Amplitude eines unerwünschten Zeichens auf einer benachbarten Trägerfrequenz ansprechen, die Amplitude der Eingangsspannungen zum
Filter umgekehrt mit der Amplitude des unerwünschten Zeichens verändern. Es wird also die Einstellung der Bandbreite auf indirekte Weise umgekehrt mit der Amplitude solcher unerwünschter
Zeichen bewirkt.
Wenn der Bandfilter in einem Verstärker angeordnet ist, kann gleichzeitig noch die
Verstärkung durch die Anordnung zur direkten Einstellung der Bandbreite gemäss der Trägeramplitude des gewünschten Zeichens geregelt werden.
Gemäss der besonderen Ausführungsform der Erfindung, die später genauer beschrieben werden soll, wird eine zu der Eingangsträgeramplitude in direkter Abhängigkeit stehende Vorspannung erzeugt, durch welche die Bandbreiteneinstellung direkt entsprechend dieser Amplitude bewirkt wird, indem man die Vorspannung an das Steuergitter einer Röhre anlegt, die als Dämpfungswiderstand in einen abgestimmten Kreis eingeschaltet ist, der mit dem Bandfilter gekoppelt ist. Diese Spannung kann auch gleichzeitig zur Regelung der Verstärkung verwendet werden. Ferner sind Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen Vorspannung vorgesehen, welche auf ein breites Frequenzband ansprechen, das sowohl die gewünschte Trägerfrequenz als auch die benachbarten Trägerfrequenzen unerwünschter
Zeichen enthält.
Diese Spannung wird zur Regelung der Eingangsspannung für den Filter benutzt, so dass dadurch eine Einstellung der Bandbreite umgekehrt zur Amplitude des unerwünschten Zeichens bewirkt wird. Die dazu verwendeten Selektionsmittel werden vorzugsweise wesentlich empfindlicher für benachbarte Trägerfrequenzen als für die gewünschte Trägerfrequenz gemacht, um die Empfind- lichkeit der ganzen Regeleinrichtung für die unerwünschten Zeichen zu erhöhen.
In Fig. 1 ist in grossen Zügen die Schaltung eines Superheterodyneempfängers dargestellt.
Der Empfänger enthält einen abstimmbaren Hochfrequenzverstärker und Frequenzwandler 7, dessen Eingang mit der Antenne 10 und der Erde 11 und dessen Ausgang mit dem Zwischenfrequenzverstärker 8 über den Bandfilter 12 verbunden ist. Der Filter 12 bildet einen Teil der Erfindung und soll später genauer beschrieben werden. Eine abgestimmte Eopplungseinriehtung 1. 1 koppelt den Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 8 mit einem Detektor und Niederfrequenzteil 9. Die Kopplungseinrichtung 13 enthält den Zwisehenfrequenztransformator 14, dessen Primärwicklung 15 im Ausgangskreis der letzten Zwisehenfrequenzverstärkerstufe liegt und auf die Zwischenfrequenz durch den Kondensator 16 abgestimmt ist.
Die Sekundärwicklung 17 liegt im Eingangskreis des Detektors und ist auf die Zwischenfrequenz durch den Kondensator 18 abgestimmt.
Der Primärkreis des Transformators 14 wird durch den Parallelwiderstand 19 gedämpft, wobei die Dämpfungen des Primär-und des Sekundärkreises so bemessen sind, dass der Primärkreis breit resonant und der Sekundärkreis scharf resonant ist. Die Kopplung des Transformators ist etwa gleich der optimalen Kopplung, vorzugsweise sogar überoptimal.
Der Filter 12, welcher zur Selektivitätsregelung dient, enthält einen Zwischenfrequenztransformator 20 mit der Primärwicklung 21, die im Ausgangskreis des Frequenzwandlers liegt, und der Sekundärwicklung 22, die im Eingangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers 8 liegt. Ein einstellbarer Kondensator 23 parallel zur Sekundärspule dient zur Abstimmung dieses Kreises auf die Zwischenfrequenz. Zu dem Transformator 20 gehört noch ein Hilfsschwingungskreis 24, der aus der Spule : ! 5 und dem Kondensator 26 besteht und auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist.
Die Kopplung zwischen der Primärwicklung 21 und der Sekundärwicklung 22 soll nicht so fest sein, dass der Sekundärkreis merklich gedämpft wird, so dass ein verhältnismässig enges Frequenzband übertragen werden würde, wenn man von der Wirkung des Hilfskreises absieht. Die Sekundärwicklung 22 und dritte Wicklung : ! 5 haben jedoch einen überoptimalen Kopplungskoeffizienten, so dass durch die Wirkung des Hilfskreises die durchgelassene Bandbreite auf einen für unverfälschte Wiedergabe ausreichenden Wert erweitert werden kann.
Um die Wirksamkeit des Hilfskreises und damit die Selektivität des Systems zu regeln, sind Mittel zur automatischen Regelung der Dämpfung des Hilfskreises vorgesehen. In der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird dazu eine Röhre 26 verwendet, deren Entladungsstreeke parallel zum Hilfskreis geschaltet ist. Das Gitter dieser Röhre erhält eine negative Vorspannung, durch deren Veränderung die Röhrenleitfähigkeit und daher ihre Dämpfungswirkung auf den Hilfskreis geregelt werden kann. Eine Batterie 27 liefert den Entladungsstrom der Röhre 26. Die Anode und das Gitter
<Desc/Clms Page number 3>
der Röhre sind durch einen Kopplungskondensator 28 miteinander verbunden, ferner enthält der
Gitterkreis einen Ableitungswiderstand 29.
Der Kondensator 28 dient zusammen mit dem Widerstand 29 zur Erzeugung einer Rüekkopplungswirkung, durch welche die Dämpfung des Hilfskreises durch die
Röhre stark erhöht werden kann. Die Röhre 26 ist vorzugsweise eine Röhre mit schwach gekrümmter Kennlinie (Exponentialröhre), wodurch eine bessere Regelbarkeit der Dämpfung gewährleistet ist.
Die Regelspannung für die Röhre 26 und für die Verstärkungsregelung in den Röhren des
Zwischenfrequenzverstärkers wird von dem Diodengleichrichter 31 geliefert, der mit dem Ausgangs- kreis des Zwischenfrequenzverstärkers über den Kondensator 32 gekoppelt ist. Eine Zwischen- frequenzdrosselspule 33 ist zwischen Kathode und Erde eingeschaltet. Der Belastungskreis des Gleich- richters 31 enthält einen Widerstand 3. 5 und einen Nebenschlusskondensator-M ; die Regelspannung wird an diesem Widerstand in der gebräuchlichen Art abgenommen.
Um zu bewirken, dass die Regel- spannung der Trägeramplitude folgt, jedoch auf Modulationssehwankungen nicht anspricht, ist noch ein Filter mit dem Widerstand 36 und dem Nebenschlusskondensator 37 vorgesehen und so bemessen, dass seine Zeitkonstante grösser als die Periode der niedrigsten Modulationsfrequenz ist. Diese Regelspannung wird in gebräuchlicher Weise den Steuergittern der Yerstärkerröhren im Zwischenfrequenzverstärker zugeführt, um die Verstärkung bei ansteigender Trägeramplitude zu vermindern, so dass die Ausgangsspannung des Verstärkers für einen weiten Bereich der Eingangsamplitude im wesentlichen konstant erhalten wird. Sie wird ausserdem über den Widerstand 29 dem Steuergitter der Röhre 26 zugeführt, um dadurch die Dämpfung des Kreises 24 zu regeln.
Dadurch wird also die Ausdehnung und Zusammenziehung des von dem Filter 12 durchgelassenen Bandes automatisch mit den ansteigenden und abfallenden Amplituden des gewünschten Zeichenträgers bewirkt.
Wenn keine unerwünschten benachbarten Zeichenträger vorhanden waren, arbeiteten Anordnungen dieser Art im allgemeinen befriedigend. Gemäss vorliegender Erfindung sind jedoch noch Mittel vorgesehen, um die Sehwingungsamplitude der gewünschten Signalfrequenz mit ansteigender Amplitude eines unerwünschten benachbarten Zeiehenträgers herabzusetzen. Daher bewirkt ein unerwünschter benachbarter Zeiehenträger indirekt die Zusammenziehung des vom Filter durchgelassenen Frequenzbandes in der gleichen Weise, wie dies durch eine Verminderung der Intensität des gewünschten Zeichenträgers bewirkt wird.
Diese Regelung durch die unerwünschten Zeichen wird durch einen Hilfszwischenfrequenzverstärker 38 bewirkt, der mit dem Ausgang des Frequenzwandlers verbunden ist und dessen Ausgangsspannungen zwecks Erzeugung einer Regelspannung in dem Gleichrichter 39 gleichgerichtet werden. Der Hochfrequenzverstärker 7 lässt ein Frequenzband durch, welches wenigstens ebenso breit ist wie das vollständig ausgedehnte Band des Zwischenfrequenzverstärkers 8. Der Zwischenfrequenzverstärker 38 lässt jedoch ein noch wesentlich breiteres Frequenzband durch, d. h. er verI stärkt nicht nur das gewünschte Zeichen, sondern auch alle unerwünschten Zeichen, welche noch wegen ihrer verhältnismässig grossen Stärke von dem Hochfrequenzverstärker durchgelassen werden.
Die von dem Gleichrichter. ? entwickelte Vorspannung wird in negativem Sinne an die Steuergitter einer oder mehrerer Röhren des Hochfrequenzverstärkers bzw. Frequenzwandlers 7 angelegt, so dass ihre Verstärkung bei zunehmender Eingangsspannung des Verstärkers abnimmt. Daher ist beim Vorhandensein von störenden Zeichenträgern die Eingangsamplitude des gewünschten Trägers am Zwischenfrequenzverstärker 8 herabgesetzt, so dass sich die Zusammenziehung des Bandes ergibt, wie es vorstehend erklärt wurde.
Die Gleichrichter. ? und. H bewirken auf diese Weise zusammen eine doppelte automatische Verstärkungsregelung ; die Regelung durch den Gleichrichter 39 hält das Zeichenniveau im ersten Teil des Empfängers unterhalb der Ubersteuerungsgrenze unter Berücksichtigung der Amplitude aller benachbarten, unerwünschten Zeichen und der Gleichrichter. 31 dient dazu, die Eingangsamplitude am Detektor 9 im wesentlichen konstant zu halten. Durch die Vermeidung von Übersteuerungell im Empfängereingang werden Verzerrungen und Quermodulation des gewünschten Zeichens mit unerwünschten Zeichen vermieden. Es können auch zwei Filter M in Kaskade verwendet werden, wenn eine stärkere Selektivitätsregelung erwünscht ist.
Weil die unerwünschten Zeichen, welche am meisten stören, der Trägerfrequenz des gewünschten Zeichens benachbart sind, ist der Zwischenfrequenzverstärker. 38 so ausgebildet, dass er eine tbertragungskurve nach Fig. 2 hat, d. h. dass er benachbarte Trägerfrequenzen stärker als die gewünschte Trägerfrequenz überträgt. In Fig. 2 und ebenso in den Fig. 3 und 4 ist als Ordinate die Verstärkung in Relativwerten, gemessen in Dezibel und als Abszisse die Frequenzabweichungen von der Zwischenträgerfrequenz in Kilohertz aufgetragen.
Vermöge der Charakteristik nach Fig. 2 wird durch die benachbarten unerwünschten Zeichen eine verhältnismässig stärkere Zusammenziehung der Bandbreite bewirkt, als durch die Anteile der erwünschten Trägerschwingung, welche durch den Verstärker 38 zum Gleichrichter. 39 gelangen.
Die Kurven der Fig. 3 stellen die Wirkung des Hilfskreises 24 auf die Bandbreite des Zwischenfrequenzfilters 12 dar. Die Kurve 3S zeigt den Fall, wenn eine sehr kleine Eingangsamplitude am Verstärker 8 und damit eine sehr kleine Vorspannung an der Röhre 26 vorhanden sind. Dann ergibt sich eine starke Dämpfung des Hilfskreises 24 und die Bandbreite wird auf einen kleinen Wert zusammengezogen. Die Kurve 39 stellt die Verstärkungscharakteristik bei entgegengesetzten. Be-
<Desc/Clms Page number 4>
dingungen dar, d. h. wenn an der Röhre 26 eine grosse Vorspannung liegt, die sich aus einer grossen Eingangsamplitude am Verstärker 8 ergibt. Dann ist der Hilfskreis schwach gedämpft und das Band ist stark ausgedehnt.
Die andern Kopplungskreise des Zwischenfrequenzverstärkers können so ausgebildet werden, dass sie die Kurve. 39 abflachen.
Es ist klar, dass die Verstärkung im Zwisehenfrequenzverstärker nicht nur durch die Wirkung der Vorspannung herabgesetzt wird, die direkt den Verstärkerröhren zugeführt wird, sondern auch durch die Wirkung des Hilfskreises 24. Auf diese Weise setzt die negative Vorspannung, welche der Röhre 26 zugeführt wird, die Zwisehenfrequenzverstärkung um einen Betrag herab, der mit der Ver- stärkungs änderung vergleichbar ist, die durch die Regelung einer Verstärkerröhre im Hauptverstärkerzuge erzielt wird.
Fig. 4 zeigt die sieh ergebenden extremen Fälle (40 und 41) der Gesamtübertragungskurve des ganzen Empfängers. Ein Anwachsen der vom Gleichrichter 31 gelieferten negativen Vorspannung flacht die Spitze der tbertragungskurve ab und vergrössert die Bandbreite. Daher nimmt die Verstärkung des gewünschten Zeichens automatisch mit dem Ansteigen der Trägeramplitude am Zwischenfrequenzverstärkereingang ab, während die Verstärkung der beiden benachbarten Trägerfrequenzen, die um 10 Kilohertz von der gewünschten Trägerfrequenz entfernt sind, im wesentlichen unverändert erhalten wird.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung zusammenfasst ; die Zwischenfrequenzbandbreite in Kilohertz ist in Relativwerte gegenüber den empfangenen Zeichenintensitäten in Dezibels für drei verschiedene Empfangsbedingungen aufgetragen.
Kurve 42 entspricht der Bedingung, dass keine unerwünschten Zeichen den Empfang stören. Bei geringer Zeichenstärke ist die Bandbreite gleichfalls klein und eine Ausdehnung findet statt, wenn die Zeiehenstärke den Störspiegel genügend überragt. Beim Vorhandensein starker unerwünschter Zeichen ist eine viel grössere Stärke des erwünschten Zeichens erforderlich, um denselben Grad von Ausdehnung zu veranlassen. Kurve 43 stellt die Wirkungsweise des Systems für diesen Fall dar, während Kurve 44 die Wirkungsweise beim Vorhandensein eines unerwünschten Zeichens von noch grösserer Amplitude darstellt. Aus den Kurven geht die ideale Wirkungsweise der Selektivitätsregelung hervor ; der Steuerkreis vollführt automatisch die gleichen Wirkungen, als würde er manuell von einem Fachmann bedient.
Der Zwischenfrequenzvrrstärker kann vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, dass das Verhältnis der Spitzen zu den Tälern in Fig. 2 ungefähr 20 Dezibels beträgt. Eine Erhöhung dieses Verhältnisses verursacht eine weitere Reduktion der Bandbreite beim Vorhandensein unerwünschter Zeichen.
Die wesentlichen Merkmale der Erfindung lassen sich auch auf Empfänger anwenden, die für den Empfang nur eines Seitenbandes eingerichtet sind.
Es ist ohne weiteres klar, dass viele Veränderungen an der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass man sich vom Geiste der Erfindung entfernen muss.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zum Empfang modulierter Trägerwellen, bei welcher die durchgelassene Modulationsbandbreite selbsttätig entsprechend den Empfangsbedingungen verändert wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass zum Zwecke der Einstellung der Bandbreite in Abhängigkeit von den Empfangsstörungen ein besonders auf die Störungen ansprechendes Organ im Empfänger vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Bandbreite zumindest auf der der Störsehwingung in der Frequenz näherliegenden Seite verringert wird, wenn die Empfangsstärke der Störungen zunimmt, wobei vorzugsweise eine gleichzeitige Einstellung der Bandbreite durch ein besonderes auf die Empfangsschwingungen ansprechendes Organ in der Weise erfolgt, dass die Bandbreite verringert wird, wenn die Empfangsstärke des gewünschten Signals abnimmt.