DE678199C - UEberlagerungsempfaenger mit Spiegelfrequenzunterdrueckung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Überlagerungsempfängern eine Verringerung der Spiegelfrequenzstörungen durch einen am Eingang des Empfängers liegenden, auf die Spiegelfrequenz abgestimmten Saugkreis zu bewirken. Das Maß der" Störungsverminderung hängt bei dieser Anordnung von der Dämpfung des Saugkreises ab, so daß eine völlige Unterdrückung der Spiegelf requenzstörungennicht möglich ist.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß der Saugkreis mit den Empfangskreisen abgestimmt werden muß, um zu verhindern, daß -beim Übergang auf eine andere Empfangsschwingung, die der Spiegelfrequenz der vorher eingestellten Empfangsschwingung entspricht, der Empfang unmöglich oder zumindest stark geschwächt wird.

Es ist auch bekannt, den Antennenkreis zugleich mit zwei Schwingungskreisen, von denen wenigstens einer auf die Empfangsfrequenz abgestimmt ist, so zu koppeln, daß sich die Spannungen an den Schwingungskreisen einander entgegenwirken. Man er- hält nun eine Auslöschung der Spiegelfrequenzen, wenn man die Dämpfung des zweiten gleich abgestimmten Kreises sehr viel stärker bemißt oder seine Abstimmung entsprechend ändert. Es ist also wie bei der obenerwähnten bekannten Schaltung ein zusätzlicher Schwingungskreis erforderlich, welcher auch für den Fall der Abstimmung auf die Empfangfrequenz nichts zur Trennschärfeerhöhung beiträgt, sondern nur zur Auslöschung der Spiegelfrequenzen dient. Bei Anwendung der Erfindung wird dagegen kein zusätzlicher Schwingungskreis benötigt.

Es ist ferner bekannt, die empfangenen Schwingungen einem sechsgliedrigen Kettenleiter zuzuführen und zwei Stellen dieses Kettenleiters mit dem abstimmbaren Eingangskreis der ersten Röhre zu koppeln, so daß man infolge der für verschiedene Frequenzen verschieden Phasendrehungen unerwünschte Frequenzen auslöschen kann. Hierbei muß man aber den Aufwand eines besonderen Kettenleiters in Kauf nehmen. Die Erfindung benötigt dagegen keinen zusätzlichen Kettenleiter, sondern nutzt die Phasendrehung in einem abgestimmten Hochfrequenzübertrager aus, der bereits zur Siebung der Empfangsfrequenzen dient.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Spiegelfrequenzunterdrückung dadurch" erreicht, daß ein Eingangskreis, insbesondere der Antennenkreis, einerseits mit dem auf die Empfangsfrequenz abgestimmten Primärkreis eines Hochfrequenzübertragers und anderer-

078199

seits mit der Sekundärseite desselben Übertragers derart gekoppelt ist, daß die au| beiden Kopplungswegen auf die Sekundärseite übertragenen Spiegelfrequenzspannungen sich aufheben. Insbesondere soll eine mit der Antenne verbundene Spule galvanisch mit dem Primärkreis des Übertragers und induktiv mit der Sekundärseite gekoppelt sein.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen ίο Anordnung sei an folgendem Beispiel klargestellt: Die Größe der Zusatzkopplung, die zwischen der mit der Antenne verbundenen Spule und dem Sekundärkreis besteht, wird bei einer Empfangsfrequenz von z. B. 6oo Hz so eingestellt, daß unerwünschte Schwingungen der zugehörigen Spiegelfrequenz von etwa 1400 kHz über die beiden Kopplungswege derart übertragen werden, daß die Amplitude der beiden Teilschwingungen dieser Störschwingung im Sekundärkreis genau gleich groß, ihre Phasen aber entgegengesetzt sind. Dies läßt sich auch bei merklicher Dämpfung der Kreise stets mit genügender Genauigkeit erreichen, so daß eine praktisch völlige Unterdrückung der Spiegelfrequenz möglich ist.

Wird nun der Empfänger auf 1400 kHz abgestimmt, so wird nunmehr für die Frequenz 1400 das Gleichgewicht der auf beiden Kopplungswegen übertragenen Spannungen gestört, da der Primärkreis jetzt auf 1400 kHz abgestimmt ist. Dies bedingt einmal eine verhältnismäßig sehr viel größere Amplitude der über den Primärkreis auf den Sekundärkreis übertragenen Spannung und gleichzeitig eine Phasendrehung, so daß nunmehr die auf beiden Wegen übertragenen Spannungen sich nicht mehr aufheben, sondern sich sogar unterstützen.

Eine Entgegenwirkung findet vielmehr jetzt für die neue Spiegelfrequenz von 2200 kHz statt. Im allgemeinen wird zwar bei der neuen Einstellung die Auslöschung der Störschwingung keine vollständige mehr sein. Es ist aber durch zusätzliche Mittel möglich, eine praktisch vollständige Spiegelfrequenzunterdrückung nicht nur für eine Empfangsfrequenz, sondern für einen verhältnismäßig breiten Empfangsfrequenzbereich zu erhalten. Dies kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß parallel zu der mit der Antenne und dem Primärkrais verbundenen und mit der Sekundärseite induktiv gekoppelten Spule ein frequenzabhängiger Scheinwiderstand liegt, der den Strom durch diese Zusatzkopplungsspule derart frequenzabhängig schwächt, daß die Auslöschung der jeweiligen Spiegelfrequenz bei mindestens zwei Frequenzen vollständig ist. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung einer Spiegelfrequenzunterdrückung in einem größeren Empfangsbereich ist dadurch gegeben, daß eine zweite gegenphasige Zusatzkopplung auf den Sekundärkreis vorgesehen wird, deren Kopplungsgrad in anderer Weise von der Frequenz abhängt als der Kopplungsgrad der ersten Zusatzkopplung. Es läßt sich dann eine derartige Bemessung finden, daß für mindestens zwei an verschiedenen Stellendes Empfangsbereiches liegende Frequenzen eine vollständige Auslöschung der jeweiligen Spiegelfrequenz bewirkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. ι an Hand des Schaltbildes eines Überlagerungsempfängers.

Die indirekt geheizte Schirmgitterröhre 1 wirkt gleichzeitig als Überlagerungsoszillator wie auch als erster Detektor (Mischstuf e). Der Empfänger besitzt ein Eingangsbandfilter, das aus zwei induktiv gekoppelten abstimmbaren Kreisen gebildet wird. Der erste abstimmbare Kreis besteht aus einer geeigneten Spule 2, die parallel zu dem veränderlichen Kondensator 3 geschaltet ist. Die Antenne ist mit einem Anzapfpunkt eines hochohmigen Potentiometers 4 verbunden. Das eine Ende des Potentiometers 4 ist geerdet, während das andere Ende mit einem Anzapfpunkt der Spule 2 über einen kleinen, festen Reihenkondensator 5 verbunden ist. Der zweite abgestimmte Kreis besitzt eine Spule 6, die induktiv mit der Spule 2 des ersten abgestimmten Kreises gekoppelt und parallel zu einem veränderlichen Kondensator 7 geschaltet ist. Dieser ist, wie mit strichpunktierter Linie angedeutet, zweckmäßig mit dem veränderlichen Kondensator 3 des ersten Abstimmkreises und mit dem Abstimmkondensator 8 eines Stromkreises 9 zwangsläufig gekuppelt, der die "Frequenz der Überlagerungsschwingungen bestimmt. Die Enden niederer Spannung der zwei abstimmbaren Kreise, die das Eingangsbandfilter bilden, sind geerdet. Die Kathode der Detektoroszillatorröhre 1 ist über eine Spule 10 geerdet, die induktiv mit einer Spule 11 des abstimmbaren Stromkreises 9 gekoppelt ist. Das Ende höherer Spannung des abstimmbaren Kreises 6, 7 ist mit dem Steuergitter 12 der Detektoroszillatorröhre 1 durch einen Gitterwiderstand 13 und einem parallel zu diesem liegenden Gitter kondensator 14 verbunden.

Die Anode der Röhre 1 ist mit dem positiven Pol 17 einer Hochspannungsquelle durch einen parallel geschalteten abgestimmten Kreis 18 verbunden, der auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist. Der Kreis 1.8 ist induktiv "5 mit einem ähnlichen Kreis 19 gekoppelt, so daß beide Kreise'einen Bandfilter bilden. Die Pole 20 und 21 sind mit dem Eingangskreis einer geeigneten Zwischenfrequenzverstärkerröhre verbunden.

Zwischen die Enden höherer Spannung der abstimmbaren Kreise 2, 3 und 6, 7 ist ein

kleiner Kondensator 15 eingeschaltet, der zweckmäßig innerhalb kleiner Grenzen veränderlich ist, und der vorteilhafterweise aus zwei starken Drahtstücken gebildet wird, deren Enden durch eine Gummihülse o. dgl. isoliert sind. Die isolierten Enden sind so gegeneinander angeordnet, daß die Drähte in der Hülse beweglich sind, um die Kapazität zwischen ihnen zu verändern. Andererseits kann der Kondensator 15 auch aus zwei Schrauben gebildet werden, die so angeordnet sind, daß der Abstand zwischen ihren einander gegenüberstehenden Köpfen einstellbar ist. Der Zweck dieser kleinen Kapazität ist, in den abstimmbaren Kreisen 6, 7 Impulse der Störfrequenz zu erzeugen, die in entgegengesetzter Phase zu denjenigen stehen, die induktiv von dem abstimmbaren Kreis 2, 3 auf den abstimmbaren Kreis 6, 7 übertragen werden. Die Größe der Kapazität kann so gewählt werden, daß die beiden Impulszüge sich im wesentlichen gegenseitig auslöschen.

Da die Impedanz des Kondensators mit

Zunahme der Wellenlänge anwächst, so wird die Gegenphasenspeisung mit Zunahme der Wellenlänge abnehmen. Es nat sich jedoch herausgestellt, daß der Bandbereich der Art des oben beschriebenen Bandfilters sich mit Zunahme der Wellenlänge verschmälert. Es ist daher zur vollkommenen Neutralisation eine 'geringere Gegenphasenspeisung erforderlich, wenn die Wellenlänge zunimmt.

Diese Bedingung wird nur angenähert durch die Verwendung des Kondensators befriedigt, da die Kapazitätsspeisung von dem letzteren mit der Zunahme der Wellenlänge stärker abnimmt, als durch die Bedingung, daß der Bandbereich sich ebenfalls verschmälert, erforderlich ist.

Die durch den Kondensator 15 vorgesehene Kopplung ist daher insofern frequenzselektiv, als vollständige Unterdrückung der Störschwingungen nur über ein schmales Wellenlängenband erreicht werden kann, innerhalb dessen die Gegenphasenspeisung durch den Kondensator gleichgemacht ist der Ableitung zwischen dem ersten und zweiten Abstimmkreis des Bandfilters. Um im wesentlichen vollständige Unterdrückung der Störschwingungen über einen großen Wellenlängenbereich zu erzielen, ist es notwendig, Mittel für die Kompensation der Frequenzselektivwirkung der kapazitiven Kopplung vorzusehen.

In Fig. 2, die die Größe der Interferenz zufolge der Störschwingungen zeigt, die mit dem Kondensator 15 gemäß Fig. 1 erzielt wird, ist die Größe der Interferenz senkrecht aufgetragen, während die Wellenlänge horizontal aufgetragen ist. Die Kapazität des Kondensators 15 ist zweckmäßig so gewählt, daß, wenn der Empfänger zur Aufnahme innerhalb des mittleren Wellenbandes (200 bis 600 m) eingerichtet ist, die maximale Interferenzunterdrückung bei einer Wellenlänge nahe dem unteren Ende des Bandes, so z. B. bei einer Wellenlänge von etwa 320 m, eintritt. Es ist ersichtlich, daß die Größe der erzielten Unterdrückung nach dem oberen Teil des Wellenbandes zu abnimmt. Es ist daher zwischen dem Antennenreihenkondensator 5 und der Spule 2 des abstimmbaren · Kreises 2, 3 eine Spule 16 von kleiner Induktanz eingeschaltet, die so mit der Spule 6 des abstimmbaren Kreises 6, 7 gekoppelt ist, daß in jenem Kreis Impulse erzeugt werden, die entgegengesetzte Phase zu den induktiv von dem abstimmbaren Kreis 2, 3 dorthin übertragenen Impulsen besitzen.

Die Spule 16 kann zwei oder drei Drahtwindungen auf einem Holzrahmen von etwa i¹^ Zoll Durchmesser aufweisen. Die Spule 16 kann an der Seite der Spule 6 mittels einer Schraube befestigt sein, die durch ein in dem Rahmen exzentrisch gebohrtes Loch hindurchgeht. 'Beide Spulen sind Seite an Seite auf derselben Grundplatte mit paralleler Richtung ihrer Längsachsen befestigt. Die Größe der induktiven Kopplung kann durch Drehen des Rahmens der Spule 16 eingestellt werden, wobei die Schraube angezogen wird, wenn der genaue Wert erreicht ist.

Die Art der Kopplung zwischen der Spule 16 und der Spule 6 des zweiten abstimmbaren Kreises ist so gewählt, daß die zwei in dem zweiten abstimmbaren Kreis induzierten Impulszüge (einer durch die Kopplung 2, 6 und der andere durch die Kopplung 16, 6) sich auszulöschen suchen, wobei die erzielte Wirkung am stärksten bei den höheren Wellenlängen in Erscheinung tritt.

Fig. 3 zeigt die Größe der durch die induktive Kopplung allein erzielten Unterdrückung. Die Größe der Kopplung ist zweckmäßig so gewählt, daß für mittleren Wellenbandempfang bei ungefähr 5oo*m maximale Unterdrückung erreicht wird. Durch geeignete Wahl der Werte von Gegenphasespeisekapazität und Gegeninduktanz ist es möglich, die Interferenz zufolge der Bildfrequenz- n° schwingungen über das ganze Wellenband, auf welches der Empfänger abstimmbar ist, auszuschalten oder wesentlich zu vermindern. In Fig. 4 ist eine Kurve dargestellt, die die kombinierte Wirkung der kapazitiven und induktiven Speisung zeigt. Wie in den Fig. 2 und 3 ist die Interferenz senkrecht und, die Wellenlänge waagerecht aufgetragen, und es ist ersichtlich, daß über zwei Wellenlängenbereiche innerhalb des' gewünschten Wellenlängenbandes im wesentlichen eine vollständige Unterdrückung der Interferenz erreicht

ist. Die induktive Kopplung zwischen den Spulen 6 und 16 kompensiert also in erheblichem Maße die Frequenzselektivwirkung der kapazitiven Kopplung durch den Kondensatör 15.

Es ist ohne weiteres klar, daß sowohl Impulse der aufzunehmenden Frequenz als auch solche der Störfrequenz in dem abstimmbaren Kreis 6, 7 durch die Kopplung zufolge der Elemente 15, 16 induziert werden. Über das Frequenzband, auf das das Eingangsbandfilter anspricht, ist die Größe der Gegenphasenspeisung im wesentlichen gleichmäßig, und es ist zulässig, seine Wirkung dadurch zu veranschaulichen, daß die Ansprechkurve des Filters um einen im wesentlichen gleichen Betrag gegenüber ihrer Ursprungsgrundlinie erniedrigt wird. Auf diese Weise, also durch tatsächliches Wegbringen oder Vermindern der Ränder (skirts) der Ansprechkurve des Eingangsfilters, ermöglicht es die Erfindung, die von den Signalen innerhalb des Frequenzbereiches der Ränder (skirts) herrührende Interferenz auszuschalten oder zu vermindern.

Wenn der Empfänger auf mehr als ein

Wellenband abstimmbar ist, können die Werte der Speisekapazität und Gegeninduktanz durch Parallelschalten von zusätzlichen Kondensatoren und Induktanzen mit denjenigen für das niedrigste Wellenband verändert werden.

Die Schalter können für diesen Zweck mit dem gewöhnlichen Schalter zum Ändern des Wellenbereiches des Empfängers gekuppelt sein.

Fig. 5 ist ein Schaltschema eines Superheterodyneempfängers, der gewisse weitere Merkmale der Erfindung aufweist. In dieser Figur sind die Teile, die schon unter Bezug auf Fig. ι beschrieben worden sind, mit denselben Bezugszeichen wie in jener Figur versehen.

Es ist ersichtlich, daß der Kondensator 15 der Fig. 1 ausgelassen worden ist und daß die einzige erzielte Gegenphasenspeisung die ist, die von der induktiven Kopplung zwischen den Spulen 6 und 16 herrührt. Wie nun festgestellt worden ist, ergibt sich bei einer sol- - chen Schaltung nur die Unterdrückung der Interferenz über ein schmales Wellenlängenband, sofern nicht Mittel zum Kompensieren dieser Frequenzselektivwirkung vorgesehen sind. Bei der vorliegenden Anordnung haben diese Mittel die Gestalt eines Gegenkreises, der aus einer Induktanz 22 und einem mit dieser in Reihe geschalteten Kondensator 23 besteht und der im Nebenschluß zu der Koppelspule 16 liegt. Die Frequenz, gegenüber welcher der Gegenkreis 22, 23 in Resonanz ist, ist so gewählt, daß die von der Spule 16 herrührende Kopplung über einen Frequenzbereich mit der Frequenzabnahme stärker ab nimmt, als das beim Fehlen dieses Kreises der Fall sein würde. Das bedeutet: Die Nebenschlußwirkung des Gegenkreises nimmt zu mit der Abnahme der Frequenz, und der Gegenkreis ist demgemäß für eine Frequenz schwingungsfähig gemacht, die unter jener liegt, bei welcher die vollständige Auslöschung der Interferenz mit der Spule 16 der Fig. 5 allein erreicht würde.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Kopplung 6, 16 so gewählt, daß im wesentlichen vollkommene Interferenzunterdrückung bei ungefähr 1300000 Schwingungen pro· Sekunde (entsprechend einer Wellenlänge von 230 m) erhalten wird, und der Gegenkreis 22, 23 ist für eine Frequenz von ungefähr 780 000 Schwingungen pro Sekunde (das ist eine Wellenlänge von ungefähr 380 rn) in Resonanz gebracht. Bei einer solchen Anordnung hat sich ergeben, daß die Bdldfrequenzinterferenz über das ganze mittlere Wellenlängenband im wesentlichen eliminiert ist. ■·

Bei Superheterodyneempfängern der oben beschriebenen Art, bei welchen kein Hochfrequenzverstarker vorgesehen und bei welchen der abstimmbare Eingangskreis direkt mit dem ersten Detektor verbunden ist, kann eine gewisse Strahlung von Schwingungen durch die Antenne vorhanden sein, die von der örtlichen Quelle herrühren. Es ist leicht einzusehen, daß die Strahlung ebenfalls durch die Verwendung der Gegenphasenspeisekopplungen nach der Erfindung wesentlich vermindert wird, welche in diesem Fall die Amplitude der von der örtlichen Quelle herrührenden Schwingungen im ersten Abstimmungskreis ausscheiden oder vermindern.

In den oben beschriebenen Schaltungen sind zwischen dem ersten und zweiten Abstimmungskreis eine Hauptkopplung, eine weitere Kopplung und Mittel zum Kompensieren der Frequenzselektivwirkung der weiteren Kopplung vorgesehen. In einer Schaltung ist die Kopplung, die als weitere Kopplung bezeichnet ist, kapazitiv, während die Kompensationsmittel aus einer induktiven Kopplung bestehen. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Rollen, welche die beiden Kopplungen spielen, austauschbar sind, und die kapazitive Kopplung kann als die Frequenzselektivwirkung der induktiven Kopplung kompensierend angesehen werden. In gleicher Weise können die weitere Kopplung und die Kompensationsmittel beide aus Kopplungen derselben Art bestehen, und die Art der Kopplungen kann die gleiche oder verschieden von der Art der Hauptkopplung sein, die natürlich nicht eine induktive Kopplung zu sein braucht. Ferner können, wie oben auch erläutert, die Kornpensationsmittel auch anders als in Gestalt einer dritten Kopplung ausgebildet sein.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι . Überlagerungsempfänger mit Spiegelfrequenzunterdrückung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangskreis, insbesondere der Antennenkreis, einerseits mit dem auf die Empfangsfrequenz abgestimmten Primärkreis eines Hochfrequenzübertragers, andererseits mit der Sekundärseite desselben Übertragers derart gekoppelt ist, daß die auf beiden Kopplungswegen auf die Sekundärseite übertragenen Spiegelfrequenzspannungen sich aufheben.
2. 2. Überlagerungsempfänger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Antenne verbundene Spule galvanisch mit dem Primärkreis des Übertragers und induktiv mit der Sekundärseite gekoppelt ist.
3. 3. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Spiegelfrequenzspannung in einem größeren Empfangsbereich parallel zu der mit der Antenne und dem Primärkreis verbundenen und mit der Sekundärseite induktiv gekoppelten Spule ein frequenzabhängiger Scheinwiderstand liegt, der den Strom durch diese Zusatzkopplungsspule derart frequenzabhängig schwächt, daß die Auslöschung der jeweiligen Spiegelfrequenz bei wenigstens zwei Frequenzen vollständig ist.
4. 4. Überlagerungsempfänger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Spiegelfrequenzspannung in einem größeren Empfangsbereich eine zweite gegenphasige Zusatzkopplung, deren Kopplungsgrad in anderer Weise von der Frequenz abhängt als der Kopplungsgrad der ersten Zusatzkopplung, auf den Sekundärkreis des Übertragers vorgesehen ist, derart, daß für mindestens zwei an verschiedenen Stellen des Empfangsbereiches liegende Frequenzen eine vollständige Auslöschung der jeweiligen Spiegelfrequenz bewirkt wird.
5. 5. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur zweiten gegenphasigen Zusatzkopplung von den vier Enden der Primär- und Sekundärspule eines wenigstens primärseitig abgestimmten Hochfrequenzübertragers zwei im Wicklungssinn einander entsprechende Enden galvanisch miteinander verbunden sind, während die beiden anderen im Wicklungssinn einander entsprechenden Enden über einen gegebenenfalls regelbaren Kopplungskondensator miteinander verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen