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Ral1ioempfängl'r.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Radio empfänger, insbesondere auf einen Superheterodyneempfänger, zum Empfang von Zeichen innerhalb einer Mehrzahl von Frequenzbändern.
Der Empfänger gemäss der Erfindung arbeitet mit seiner Heterodyne-Oscillator-Frequenz, wenn Zeichen in den niederen Frequenzbändern empfangen werden, oberhalb der Zeichenfrequenz,
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Die Konstanten der festen Elemente, die durch die Schalter gesteuert werden, sind so gewählt, dass in den niederen Frequenzbändern die Oscillatorfrequenz höher als die empfangene Zeichenfrequenz und mindestens in den zwei höchsten Frequenzbändern die OsciIIatorfrequenz niedriger als die Zeichen- frequenz wird ; auf diese Weise wird der erforderliche Frequenzbereich des Oscillators möglichst klein gemacht. Die Differenzfrequenz zwischen den Zeichen-und Oscillatorfrequenzen wird indessen in beiden Fällen der höheren und niederen Frequenzbänder die gleiche, und die gleichen Zwischenfrequenz- kreise können für den ganzen Bereich des Empfängers verwendet werden.
In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schaltschema der Zeicheneingangs-und Oseillator- kreise eines Superheterodyneempfängers, der entsprechend vorliegender Erfindung gebaut ist. Fig. 2 ist ein Schema der gleichen Kreise, geschaltet für das Arbeiten in den höchsten der verschiedenen
Frequenzbänder. Fig. 1 zeigt das Schaltungsbeispiel eines erfindungsgemässen Empfängers, der geeignet ist, vier Frequenzbänder zu bedecken.
Folgende Frequenzbänder sind für den Gebrauch in solch einem Empfänger als geeignet gefunden worden, wenn 450 kH Zwischenfrequenz verwendet werden :
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<tb>
<tb> Erstes <SEP> Band <SEP> ........... <SEP> Zeichenfrequenz <SEP> 550 <SEP> kHz-1500 <SEP> kHz
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> l <SEP> : <SEP> 8'73)
<tb> Oscillatorfrequenz <SEP> 1000 <SEP> kHz-1950 <SEP> kH
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 1#95)
<tb> zweites <SEP> Band.......... <SEP> Zeichenfrequenz <SEP> 1400 <SEP> kHz-3600 <SEP> kHz
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 2'57)
<tb> Oscillatorfrequenz <SEP> 1850 <SEP> kHz-4050 <SEP> kHz
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> l <SEP> : <SEP> 2-19)
<tb> drittes <SEP> Band.......... <SEP> Zeichenfrequenz <SEP> 3500 <SEP> kHz-9000 <SEP> kHz
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> l <SEP> :
<SEP> 2'57)
<tb> OsciIlatorfrequenz <SEP> 3050 <SEP> M-8'5O <SEP> kHz
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> l <SEP> : <SEP> 2'80)
<tb>
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<tb>
<tb> viertes <SEP> Band <SEP> Zeichenfrequenz <SEP> 8500 <SEP> kHz-20000 <SEP> kHz
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 2'35)
<tb> Oseillatorfrequenz <SEP> 8050 <SEP> kHz-19550 <SEP> & &
<tb> (Frequenzverhältnis <SEP> l <SEP> : <SEP> 2'43).
<tb>
Die Kreise eines Superheterodyneradioempfängers entsprechend Fig. 1 sind durch die ver- schiedenen Schalter in der Stellung "a" geschaltet, um in dem niedrigsten der vier Frequenzbänder, das in diesem Falle das Rundfunkband ist, zu arbeiten. Die Modulator-oder erste Detektorröhre 10 hat einen abstimmbaren Selektionskreis (selector) oder parallelen resonanten Eingangskreis 11 und eine modulierende Spannungsquelle, die in Serie zwischen seine Eingangsklemmen geschaltet ist. Der Selektorkreis setzt sich aus der Induktanz 9, dem Begrenzungskondensator 7 und dem variablen Kondensator 8, geschaltet zwischen sein Gitter und Kathode, zusammen. Der variable Kondensator 8 dient zur Abstimmung des Selektorkreises auf die empfangene Zeichenfrequenz in irgendeinem der Bänder, über das der Empfänger arbeitet.
Die Kontakte b, o und d eines Schalters 12 können mit den respektiven Anzapfungen 9 b, 9 e und 9d der Induktanz 9 verbunden werden, um, wie später genauer erklärt werden wird, die Eingangsinduktanz zu verändern.
Der Gitterkathodenkreis der Modulatorröhre 10 wird durch den Widerstand Mund die Kathodenspule 15 vervollständigt.
Der Antennenkreis, der sich aus der Antenne 16, dem Sperrkreis 17, dem Nebenschlusswiderstand 18 und Erde 19 zusammensetzt, ist mit dem Eingangskreis 11 durch eine der verschiedenen Anordnungen durch die Schalter 20, 21 und 22 gekoppelt. Wie durch punktierte Linien angezeigt, sind alle gezeigten Schalter zur gleichzeitigen Betätigung durch eine Steuerung mechanisch verbunden.
Der Antennenstrom fliesst hauptsächlich, mit den Schaltern 20, 21 und 22 in der Rundfunkstellung, mit geschlossenen a-Kontakten, wie gezeigt, durch Kondensator 28, durch die Spule 2. 3 und durch Induktanz 9 und den Kondensator 8, welche dem Antennen-und den abgestimmten Eingangskreisen gemeinsam sind. In demselben Band ist die nicht verwendete Spule 24 durch den Schalter 21 kurzgeschlossen, und die Kopplungsspule 25, die dem hohen Spannungsende der Eingangsinduktanz 9 benachbart zugeordnet ist, wird durch den Schalter 22 kurzgeschlossen.
Daher gibt es in dem Rundfunkband eine kapazitive Kopplung 7 zwischen dem Antennenkreis und dem abgestimmten Eingangskreis 11, und die Kopplung zwischen der Spule 2. 3 und der Kathodenspule 15 erzeugt eine unabgestimmte Hilfskopplung zwischen dem Antennenkreis und den Eingangsklemmen des Modulators 10. Es ist die Aufgabe dieser Hilfskopplung, die Spiegelfrequenz, welche die unerwünschte Frequenz ist, zu unterdrücken, die von der Oscillatorfrequenz um eine Differenz gleich der Zwischenfrequenz abweicht.
Das Verhältnis zwischen der Spule 23 und der Kathodenspule 15 ist so gewählt, dass die Spiegelfrequenzspannung, die auf den Eingang der Röhre 10 durch diese Kopplung aufgedrückt wird, gleich und entgegengesetzt der Spiegelfrequenzspannung ist, die darauf durch
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ist, aufgedrückt wird. Die so erzeugte Spiegelunterdrückung ist bekannt.
Im zweiten Band ist die Spule 24, die ebenfalls induktiv mit der Kathodenspule 15 gekoppelt ist, an Stelle der Spule 23 geschaltet, wenn die Schalter 20 und 21 auf Kontakt b gestellt werden. Zur selben Zeit wird Schalter 22 gleichzeitig betätigt und der untere Teil der Hauptinduktanz 9 wird durch die Verbindung der Anzapfung 9 b mit dem Kontakt b des Schalters 12 kurzgeschlossen. Dadurch kann der abgestimmte Eingangskreis über das zweite Frequenzband durch den Kondensator 8 abgestimmt werden. Das Verhältnis zwischen der Spiegelfrequenzspule 24 und der Kathodenspule 15 ist so gewählt, dass Spiegelunterdrückung ähnlich derjenigen im Rundfunkband vorhanden sein wird.
Wenn jeder der Schalter 20, 21, 22 und 12 in der Stellung c steht, um Betrieb im dritten Band zu ermöglichen, fliesst der Antennenstrom hauptsächlich durch Schalter 2Q und Kopplungsspule 25, während dann die Spulen 23 und 24 abgeschaltet sind. Auf diese Weise induzieren die Zeichen eine Spannung in den abgestimmten Eingangskreis 11 durch gegenseitige Induktanz zwischen der Kopplungsspule 25 und der Induktanz 9 des abgestimmten Eingangskreises. Zur selben Zeit schliesst der Schalter 12, wenn er den Kontakt c berührt, denjenigen ganzen Teil der Hauptabstimmungsinduktanz 9 unterhalb der Anzapfung 9 c kurz und ermöglicht es auf diese Weise, den Kreis 11 über das dritte Band durch Veränderung des Kondensators 8 abzustimmen.
Um Zeichen in der höchsten Frequenz oder im vierten Band zu empfangen, werden alle Schalter gleichzeitig betätigt, um die Kontakte d zu schliessen, wobei die Kopplung zwischen dem Antennenkreis und dem abgestimmten Eingangskreis dieselbe ist wie im dritten Band. Der Schalter 12 schliesst in dieser Stellung den Teil der Abstimmungsinduktanz 9 unterhalb Anzapfung 9 d kurz, um dem Kondensator 8 die Abstimmung des Kreises 11 über das höchste Band zu ermöglichen.
Der Sperrkreis 17 ist auf die Zwischenfrequenz abgestimmt, um direkten Empfang von Zeichen dieser Frequenz zu verhindern. Somit würde in einem Kreis, der eine Zwischenfrequenz von 450 kHz hat, die als geeignet für den Betrieb über die verschiedenen Frequenzbänder, wie sie oben umrissen sind, gewählt ist, der Sperrkreis 17 ständig auf 450 kgz abgestimmt sein.
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Der Ausgangskreis des Modulators schliesst den Zwischenfrequenzkreis 26 ein, welcher mit dem
Rest des Superheterodyneempfängers gekoppelt ist. Die Beschaffenheit des letzteren ist bekannt und daher nicht gezeigt. Der Raumstrom wird durch eine Gleichstromquelle 27 geliefert.
Der abstimmbare Heterodyneoscillator umfasst die Röhre Mund den abgestimmten Schwingung- kreis 30. Der letztere wird durch einen variablen Kondensator 38 abgestimmt. Die punktierte Linie zwischen 38 und 8 gibt an, dass diese Kondensatoren mechanisch für Einknopfbedienung verbunden sind.
Der Anodenkreis der Oseillatorröhre 14 enthält die zwei Rückkopplungsspulen 31 und. 32 in
Serie über den Kondensator 33 und einen der Kondensatoren 40 geschaltet. Die Anode der Oscillator- röhre 14 wird mit Gleichstrom über die Anodeninduktanz 81 und den Widerstand 35, geschaltet an die Quelle 27, beliefert. Die Induktanz 81 ist durch Widerstand 36 und Kondensator 37 nebengeschlossen, um die Schwingungsamplitude im vierten Band zu begrenzen.
Der abgestimmte Schwingungskreis 30 enthält den variablen Kondensator 38, die Induktanz 39 und einen von den verschiedenen Serienkondensatoren 40, der durch den Schalter 41 ausgewählt wird.
Im Rundfunkband schränkt der Serienkondensator 40 ades Schwingungskreises 30, welcher viel kleiner als der Kopplungskondensator 7 des Eingangskreises 11 ist, den Abstimmungsbereich des
Kreises 30, wenn er durch den Kondensator 38 abgestimmt wird, passend ein.
Wie in der Tabelle der Frequenzbänder gezeigt, ist das Verhältnis der Oseillatorfrequenzvariation kleiner als dasjenige der Zeichenfrequenzvariation in den zwei niederen, jedoch grösser in den zwei höheren Bändern. Dies ist deshalb so, weil die Oseillatorfrequenz in den niederen Bändern höher ist als die Zeichenfrequenz, während sie niedriger in den höheren Bändern ist. In Superheterodyne- empfängern für das Rundfunkband ist es gebräuchlich, gleichen Wechsel der Kapazitanz in den Kondensatoren 8 und 38 zu verwenden. Das Frequenzverhältnis des Oscillators ist dann teilweise durch Erhöhung der Minimumkapazitanz und teilweise durch Einschaltung eines Serienkondensators 40 a, welcher tatsächlich die Mf1. ximumkapazitanz vermindert, eingeschränkt.
Da der abgestimmte Eingangskreis 11 einen Serienkondensator 7 einschliesst, müssen die Oseillatorserienkondensatoren 40 a und 40 b für die niedrigeren Bänder beträchtlich kleiner gemacht werden als 7. Umgekehrt müssen für die höheren Bänder die Kondensatoren 40 e und 40'd grösser gemacht werden als 7, um dem Oscillator ein grösseres Verhältnis von Frequenzvariation zu geben.
Die Induktanz 39 ist induktiv mit den Rückkopplungsspulen 31 und 32, von denen die letztere nur in den niedrigeren Bändern wirksam wird, gekoppelt
Ein kleiner Kondensator 42 ist zwischen 39 a und 39 c geschaltet. Dieser Kondensator ist nur in den niedrigeren Bändern wirksam und ist sonst durch Schalter 43 kurzgeschlossen. Sein Zweck ist es, die Minimumkapazitanz des Schwingungskreises 30 zu erhöhen und dadurch das Frequenzverhältnis für die zwei niedrigeren Bänder geeignet einzuschränken.
Der Kathodenkreis der Oseillatorröhre enthält gemeinsam mit dem Kathodenkreis des Modulators 10 den Widerstand 13. Durch dieses Mittel wird die Schwingungsspannung zwischen die Eingangsklemmen der Modulatorröhre aufgedrückt. Die Schalter 41, 4J und 44, die jeder Kontakte a, b, e und d haben, dienen zur Steuerung des Frequenzbandes, in welchem der Oscillatorkreis zu arbeiten geeignet ist, und auch zur Steuerung der Oscillatorrückkopplung. Die Kapazität eines jeden der Kondensatoren 40 a, 40 b, 40 c und 40 d ist so gewählt, dass sie die genaue Begrenzung zwischen dem Schwingungskreis 30 des Oscillators und dem Siebkreisselektor 11 ergibt, so dass die Kondensatoren gleichzeitig durch die Abstimmungskondensatoren 38 und 8 durch einheitliche Steuermittel, wie durch die punktierte Linie,
die diese Kondensatoren verbindet, angezeigt ist, abgestimmt werden können. Die Verbindung dieser Serienkondensatoren im Kreis 30 wird durch Schalter 41 gesteuert, welcher zur Schliessung der Kontakte a, b, e oder d, um Empfang im gewünschten Bande zu ermöglichen, betätigt werden kann.
Der Schalter 43 schliesst verschiedene Teile der Induktanz 39 kurz, um durch den Kondensator 38 den Schwingungskreis 30 über die verschiedenen Frequenzbänder abzustimmen.
Der Schalter 44 dient zum Kurzschliessen der Kopplungsspule 32 beim Arbeiten in einem der Hochfrequenzbänder, da es in diesen Bändern unnötig ist, so viel Rückkopplungskopplung vorzusehen.
Die Induktanzen der verschiedenen Teile der Induktanzen 9 und 39 sind so gewählt, dass die Schwingungsfrequenz gleichmässig höher als die Zeichenfrequenz sein wird, da die Abstimmung der Eingangs-und Schwingungskreise gleichzeitigdurch die Kondensatoren 8und 38 über die zwei niedrigeren Bänder gesteuert wird, so dass die Frequenz des Schwingungskreises niedriger als die Frequenz des abgestimmten Eingangskreises sein wird, wenn diese zwei Kreise gleichzeitig in den zwei höheren Frequenzbändern abgestimmt werden. Mit andern Worten : Die Frequenz des Siebkreises minus der Frequenz des Oseillatorkreises ist in den höheren Frequenzen positiv und in den niedrigeren Frequenzen des Bandes negativ.
Das niedrigere Ende der Induktanz 9 des Eingangskreises 11 ist durch einen hohen Widerstand 50 mit einem Kreis der automatischen Lautstärkeregelungsröhre (nicht gezeigt) verbunden, mittels welcher die Gittervorspannung des Modulators 10 automatisch gesteuert wird, auf eine solche Weise, die, da sie bekannt ist, nicht weiter beschrieben zu werden braucht. Der Kondensator 28 wird gebraucht, um den Antennenkreis von dieser Gittervorspannung zu isolieren.
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Fig. 2 ist ein vereinfachtes Schaltschema, welches die wesentlichen Elemente der Antennenund abgestimmten Eingangskreise der Fig. 1 zeigt, durch die Schalter zur Arbeit im höchsten Frequenzband geschaltet. In dieser Figur sind die verschiedenen Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, wie sie in Fig. 1 für die korrespondierenden Schaltelemente gebraucht waren. Zur Erklärung der Wirkung dieser Schaltung sind die Kondensatoren 7 und 8 auch als 0"und 0 bezeichnet und die
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quelle 0, gekoppelt.
In Fig. 2 umschliesst C die ganze Kapazitanz über den abgestimmten Eingangskreis ausser der direkten Kapazitanz C, zwischen Gitter und Kathode in der Modulatorröhre 10. Der Modulator ist im Verhältnis zu der von dem OsciIIator gekoppelten Gitterkathodenspannung wirksam. Diese Spannung muss daher über Go vorhanden sein, was 03ciIIatorfrequenzstrom durch Go erfordert. Dieser Strom muss zur Erde durch die Restelemente L, C und Cades abgestimmten Eingangskreises zurückkehren.
In den niedrigeren Bändern ist die Oseillatorfrequenz zwischen 82 und 12% höher als die Zeichenfrequenz. Diese Differenz genügt, L, C, Ca zu verhindern, irgendeine wesentliche Impedanz dem Oseillatorfrequenzstrom durch Go zu bieten, vorausgesetzt, dass Go von der Grössenordnung von 6% des Minimumwertes von C ist. Die gewöhnliche Methode, den Oscillator höher als das Zeichen abzustimmen, ist zufriedenstellend. Dies hat den Vorteil, dass die Spiegelfrequenzen, von welchen sonst grösste Interferenz erwartet werden könnte, nahezu immer ausserhalb des Rundfunkbandes liegen.
In den höheren Bändern differiert die Oscillatorfrequenz von der Zeichenfrequenz nur um 13 bis 2'2%. Gemäss dieser Erfindung kann der Oscillator, wie es später erklärt werden wird, für diese Bänder unterhalb des Zeichens abgestimmt werden. In keinem Falle wird die Spiegelfrequenz in das Rundfunkband fallen, so dass diese Betrachtung für diese höheren Bänder unbeachtet bleiben kann.
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das Zeichen abgestimmt werden, bilden L, 0, Ca ohne C. bei einer Frequenz ungefähr 3% oberhalb der Zeichenfrequenz eine parallel resonante Sperre (trap).
Wenn der Oscillator auf die übliche Weise oberhalb des Zeichens abgestimmt ist, gibt es in dem höchsten Band einen Punkt, wo L, C, Go des Oseillatorfrequenzstrom dureh CO stark behindern, und dadurch wird eine "tote Stelle" im Abstimmungsbereich hervorgerufen, wo die Modulatorumwandlungsleistung stark abgeschwächt wird.
Dieses Problem wird durch Abstimmung des Oscillators niedriger als das Zeichen und der abgestimmte Eingangskreis, wenn in den höheren Bändern gearbeitet wird, gelöst. L, C, Con haben dann eine resultierende induktive Reaktanz auf die OsciIIatorfrequenz, welche den Strom durch Cl etwas
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In gewöhnlichen Fällen wird der grösste Vorteil erzielt, wenn die Zeichenfrequenz ungefähr 20mal die Zwischenfrequenz ist. Vorteilhaft ist ein Verhältnis von 10 bis 100mal.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung liegt in der Reduzierung des ganzen Frequenzbereiches des Oscillators, wie es in der folgenden Tabelle gezeigt ist :
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<tb>
<tb> Frequenzverhältnis <SEP> :
<tb> Zeichen <SEP> (20 <SEP> Megahertz/550 <SEP> kHz) <SEP> ............................... <SEP> 36#4
<tb> Oscilla-tor <SEP> unterhalb <SEP> des <SEP> Zeichens, <SEP> alle <SEP> Bänder <SEP> (19-55 <SEP> Megahertz/100 <SEP> mis)..... <SEP> 195'5
<tb> OsciIIator <SEP> oberhalb <SEP> des <SEP> Zeichens, <SEP> alle <SEP> Bänder <SEP> (20-45 <SEP> Megahertzjl000 <SEP> kHz)..... <SEP> 20'45
<tb> Oscillator <SEP> oberhalb <SEP> des <SEP> Zeichens <SEP> in <SEP> niedrigeren <SEP> Bändern <SEP> und <SEP> unterhalb <SEP> des <SEP> Zeichens
<tb> in <SEP> höheren <SEP> Bändern <SEP> (19-55 <SEP> Megahertz/1000 <SEP> Ms)......................... <SEP> 19-55.
<tb>
Es ist zu sehen, dass mit dieser Anordnung die Schwingungsspannung in den höheren Bändern, an Stelle einer stark reduzierten auf die Eingangsklemmen des Modulators 10 aufgedrückten Oscillatorspannung, im wesentlichen gleich derjenigen in den niederen Bändern gemacht ist und eine wesentlich einheitliche Umwandlungsleistung über den ganzen Arbeitsbereich des Empfängers erreicht werden kann.
Die Heizelemente der Röhren 10 und 14 können mit Strom von irgendeiner geeigneten Quelle gespeist werden, deren Einzelheiten bilden keinen Teil vorliegender Erfindung. Die Röhren 10 und 14 können von irgendeiner geeigneten Type sein. Die Modulatorröhre 10 kann z. B. Pentodentype 58 sein. Die Oscillatorrohre JM kann von der Pentodentype 57, deren Schirm und Unterdrückergitter mit ihrer Anode verbunden sind, um als Triode zu wirken, sein.
Es sei weiter bemerkt, dass, obgleich Radioempfang besprochen worden ist, die Erfindung gleichfalls auf irgendein System von Hochfrequenzübertragung und ebenso Drahtübertragung anwendbar ist.
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