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.Anordnung für Uberlagerungsempfänger zur Regelung des Verstärkungsgrades
durch eine vom Oszillator abgeleitete crleichcrerichtete Recrelspannuna' Die Erfindung
bezieht sich auf Superheterodyneempfänger, deren Abstimmungsbereich außer dem Rundfunkwellenbereich
noch- einen großen Teil des Kurzwellenbereiches umfaßt. Zweck der Erfindung ist
der Ausgleich von Verstärkungsunterschieden auf den verschiedenen Frequenzbereichen,
die durch eine ungleichmäßige Schwingungsamplitude des Oszillators auf den einzelnen
Bereichen hervorgerufen werden. In einem Superheterodyneempfänger wird die Transponierungsverstärkung
weitgehend durch die Arbeitsweise des Oszillators bestimmt. Man definiert die Transponierungsverstärkung
als das Verhältnis der Zwischenfrequenzspannung am Ausgang des Modulators zur Spannung
der empfangenen Hochfrequenz am Eingang des Modulators. Wenn die Schwingungsamplitude
des Oszillators absinkt, wie es bei extrem hohen Frequenzen
gewöhnlich
der Fall ist, so wird die Amplitude der Zwischenfrequenz und somit die Transponierungsverstärkung
ebenfalls absinken.
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Gemäß der Erfindung ist bei einer Anordnung für Überlagerungsempfänger
zur Regelung des Verstärkungsgrades durch eine vom Oszillator abgeleitete, gleichgerichtete
Regelspannung die auf eine Verstärkerröhre oder die Mischröhre wirkende Regelspannung
so bemessen, daß der Einfluß der Änderung der Oszillatoramplitude auf den Verstärkungsgrad
des Überlagerungsempfängers aufgehoben wird. Die Verstärkung -steigt dann also an,
wenn die Oszillatoramplitude absinkt, und die Gesamtverstärkung bleibt ziemlich
konstant.
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Eine Vorspannung, die sich mit der Oszillatoramplitude ändert, wird
dadurch gewonnen, daß man mit einem Gitter des Oszillators eine blockierende Kondensatornebenwiderstandskombination
verbindet. Man kann die so abgeleitete Vorspannung an der Steuerelektrode von einer
oder mehreren Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzverstärkerröhren oder der Mischröhre
wirksam werden lassen, um die Verstärkung umgekehrt zu der Amplitude der Oszillatorspannungen
zu regeln. `Fenn man den Eingangs- und den Ausgangskreis einer Modulatorröhre rückkoppelt,
so kann die an den Modulator gelegte, vom Oszillatorgitter abgeleitete Regelspannung
dazu dienen, den Rückkopplungsgrad zu regulieren. Bei Verwendung verschiedener Röhren
für den Oszillator und den Modulator wird die Regelspannung an das Modulatorsteuergitter
angelegt. Im Falle der Verwendung einer einzigen Mehrfachgitterröhre als kombinierter
Oszillatormodulator, wobei der innere Dreielektrodenteil einschließlich der Kathode
als Oszil.lator und der äußere Vierelektrodenteil einschließlich der Anode als Modulator
arbeitet, wird die Emission einer virtuellen Kathode zwischen dem Oszillator- und
dem Modulatorteil automatisch umgekehrt zur Vorspannung am Oszillatorgitter reguliert.
Der Leitwert des äußeren Vierelektrodenteiles und damit die Verstärkung ändert sich
mit der Emission der virtuellen Kathode. Wenn die Oszillatoramplitude groß ist,
so ist die durchschnittliche negative Vorspannung, die vom Oszillator herrührt,
gleichfalls -groß. Das ergibt einen verhältnismäßig geringen Leitwert in den vorgespannten.
Verstärker- oder Modulatorelementen und eine entsprechend verringerte Verstärkung.
Umgekehrt ist bei , geringer Schwingungsainplitude- die negative- Vorspannung gleichfalls
gering und der Leitwert der vorgespannten Elemente entsprechend hoch, womit eine
erhöhte Verstärkung verbunden ist. Wenn man die einzelnen Teile der Anordnung zweckmäßig
dimensioniert, so kann man durch Regelung der Verstärkung bis zu jedem gewünschten
Grade die durch den Oszillator hervorgerufenen Verstärkungsunterschiede kompensieren.
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Itn folgenden werden die Zeichnungen erläutert: In Fig. i enthält
der dargestellte Empfänger eine Stufe von abgestimmter Hochfrequenzverstärkung in
Kaskadenschaltung mit der Röhre L'1, auf welche die Oszillator-Jlodtllator-Röllre
h, folgt, deren modulierte Leistung zu einer Stufe von Zwischenfrequenzverstärkung
mit der Röhre I'3 geleitet wird. Die Röhre l'4 arbeitet als kombinierter Detektor
und Niederfrequenzverstärker; nach weiterer Verstärkung durch die Röhre V5 wird
die Endleistung auf einen Lautsprecher L übertragen. Das System wird von der gebräuchlichen
Gleichrichter-Filter-Kombination B mit Energie versehen, um die _\ etzwechselspannung
in gleichgerichtete Spannung umzuwandeln, die vom Spannungsteiler D abgenommen und
über Leitungen E den einzelnen Röhren zugeführt wird.
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Der Antennenkreis i ist mit dem Eingang der Röhre L'1 durch einen
Transformator T1 gekoppelt, der eine Primärspule P1 und eine Sekundärspule S1, abgestimmt
durch einen variablen Kondensator Cl, enthält. Eine ähnlich abgestimmte Transforlnatorkopplung
P2, S2 wird zwischen den Röhren I%1 und l'2 verwendet. Die Sekundärspule S1 des
Transformators T1 sowie die Primärspule P2 und die Sekundärspule S2 des Transformators
T2 sind an Zwischenpunkten angezapft, die zu den entsprechenden Drehschaltern R1,
R2 und R3 führen, um das System so einzustellen, daß es über aufeinanderfolgende
Frequenzbänder des Allwellenbereiches arbeitet. Die Drelischalterarme sind zu einer
Einknopfbedienung U1 zusammengefaßt, um gleichzeitige Einstellung aller Schaltungsteile
zu ermöglichen. Ebenfalls sind die Abstimmungskondensatoren Cl und C, zu einer Einknopfbedienung
U2 zur gleichzeitigen Abstimmung der Kreise durch fortlaufende Abstufung über jedes
Frequenzband zusammengefaßt. Die Zwischenabgriffe der Spulen Si und S2 sind durch
die einstellbaren Blockkondensatoren C4 und C" mit Erde verbunden, um die durch
Einknopfbedienung abgestimmten Kreise miteinander in Gleichlauf zu bringen.-Die
Röhren 1'2, i'3 und l'4 sind auf die Zwischenfrequenz in Kaskade mittels der Transformatoren
T5 und T6 gekoppelt, die durch die einstellbaren Kondensatoren C5 und C, abgestimmt
werden. Die Schaltung des Detektors I'4, des N iederfrequenzv erstärkers L'- und
des Lautsprechers L ist aus der Zeichnung ersichtlich.
Die Oszillator-Modulator-Röhre
T12 enthält in einem einzigen Vakuumgefäß eine Kathode K, eine Anode A und mehrere
Gitter dazwischen, welche in dieser Beschreibung als das innere oder Oszillatorsteuergitter
q., die Oszillatoranode 5, das innere Schirmgitter 6, das Eingangssteuergitter 7
und das äußere Schirmgitter 8 bezeichnet sein mögen.
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Die Sekundärspule S2 ist mit ihrem gegen Erde Spannung führenden Ende
an das Eingangssteuergitter 7 angeschlossen, während das andere Ende der Spule S2
für Hochfrequenzschwingungen durch den Kondensator 9 geerdet ist. Die Kathode K
der Röhre T12 ist für Empfangs- und Oszillatorfrequenzen durch den Kondensator C7
geerdet, der den Vorspannungswiderstand ro überbrückt.
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Der innere Triodenteil der Röhre T12, der die Kathode K und die Gitter
q. und 5 enthält, erzeugt mittels zugeordneter Impedanzen, die außerhalb der Röhre
liegen, Schwingungen der Überlagerungsfrequenz. Dabei sind die Gitter q. und 5 über
miteinander gekoppelte Spulen P4 und P5 mit Erde verbunden. Die Kathode K ist gleichfalls,
wie bereits erwähnt, für die Hilfsfrequenz durch den Kondensator C7 geerdet. Die
auf diese Weise von den Gittern q. und 5 über Erde zur Kathode K führenden Kreise
bilden durch die Kopplung zwischen den Spulen P4 und P5, die für diesen Zweck passend
gepolt sind, eine Rückkopplung. Diese Rückkopplung dient dazu, selbsterregte Schwingungen
für die Überlagerung zu erzeugen. Parallel zu den Spulen P5 ist ein Abstimmungskondensator
C9 angeordnet.
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Ebenso wie die Transformatoren T1 und T2 sind auch die Spulen P4 und
P5 von Zwischenpunkten aus mit zugehörigen Drehschaltern R4 und R5 verbunden, die
zu der Einknopfbedienung TI, zusammengefaßt sind, um die Oszillatorfrequenz dem
jeweiligen Empfangsband anzupassen, auf welches der Empfänger durch die Stellungen
der Schalter R1, R2 und R" eingestellt ist. Die Blockkondensatoren C, und Cio sind
mit Anzapfungen der Spule P5 verbunden und dienen zur Abgleichung der zugehörigen
Schwingungskreise in bezug auf die anderen Schwingungskreise der Schaltung.
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In den Spulen P4 und P5 treten Änderungen der Amplitude der Hilfsschwingungen
beim Ändern der Frequenz auf. Innerhalb eines gegebenen Frequenzbandes steigt die
Schwingungsamplitude mit der Frequenz an wegen der Zunahme der Induktionswirkung
zwischen den Spulen P4 und P5. Wenn dagegen der Arbeitsbereich von einem niedrigeren
zu einem höheren Frequenzband verlegt wird, wird die - durchschnittliche Schwingüngsamplitude
im allgemeinen geringer entsprechend den veränderten Induktiv itäten der Spulen
P4 und P5. In der Zeichnung ist angedeutet, daß für die höheren Frequenzbereiche
Spulenteile zwischen den Anzapfungen mit stets geringer werdender Windungszahl verwendet
werden.
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Um die erforderliche Regelspannung zu entwickeln, ist an das innere
Oszillatorgitter q. ein Blockkondensator C12 und ein mit der Kathode K verbundener
Widerstand R angeschlossen. Wenn die Schwingungsamplitude des Oszillators groß ist,
so wird die durchschnittliche negative Vorspannung am Gitter q. ebenfalls groß,
die Emission der zwischen Oszillator und Modulator gebildeten virtuellen Kathode
wird also gering, und damit sinkt auch der Leitwert des äußeren Tetrodenteiles der
Röhre. Umgekehrt wird bei niedriger Oszillatoramplitude die Vorspannung am Gitter
q. nur schwach negativ, und der Leitwert des äußeren Tetrodenteiles der Röhre steigt
an.
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Fig. z zeigt die Erfindung, angewandt auf einen Empfänger, in dem
eine getrennte Modulatorröhre T15 und eine Oszillatorröhre T17 verwendet wird. Die
ankommenden Zeichen werden über den Transformator T2, der eine Sekundärspule S2
hat, die durch C2 auf die Empfangsfrequenz abgestimmt wird, an das Eingangssteuergitter
G6 des Modulators angelegt, dessen modulierte Ausgangsleistung durch den abgestimmten
Transformator T5 den weiteren Stufen der Schaltung zugeleitet wird. Dieser Ausgangsleistung
der Röhre V6 wird durch die Kondensatoren C11 und C7, die zwischen der Anode As
und der Erde eingeschaltet sind, die Oszillatorfrequenz auf dem Wege über die Spule
P6 zwischen Kathode und Erde überlagert. In dem Oszillatorkreis ist eine abgestimmte
Impedanz, die aus der Spule P¢ mit dem nebengeschlossenen variablen Kondensator
C9 besteht, zwischen Gitter G7 und geerdeter Kathode K7 der Röhre T17 geschaltet.
Die Anode A7 ist über eine Spule P5 und einen Kondensator 16 geerdet. Die Spule
P5 ist mit der Spule P4 so gekoppelt, daß sie selbsterregte Schwingungen einer Frequenz
hervorruft, die durch die Stellung des Kondensators C9 bestimmt wird. Die Schwingungen
werden der Modulatorröhre Il, über eine Verbindung 17 zugeführt, welche die
Spule P5 enthält, die mit den Spulen P4 und P5 gekoppelt ist.
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Der Blockkondensator C12 vor dem Gitter G7 und der Nebenschlußwiderstand
R zwischen Gitter und Kathode der Röhre T17 schaffen eine von der Oszillatoramplitude
abhängige Vorspannung, die über eine Verbindung 18 zum Eingangssteuergitter G6 des
Modulators geleitet wird. Diese Verbindung enthält Serienwiderstände R2 und R3,
deren Zwischenpunkt
durch einen Nebenschlußkondensator C15 geerdet
ist, um auf diese Weise pulsierende Komponenten der Vorspannung abzuflachen.
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Wenn die Anordnung der Fig. 2 in Tätigkeit ist, wird bei ansteigender
Schwingungsamplitude eine zunehmende Vorspannung vom Oszillatorgitter über den Leiter
18 zum Modulatorgitter geleitet, wodurch der innere Leitwert und die Rückkopplungsverstärkung
der modulierten Zeichen absinkt. Die Umkehrung dieser Kette von Reaktionen wird
durch eine Verringerung der Schwingungsamplitude hervorgerufen.
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Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Wirkung auf die Traiisponierungsverstärkung
durch Änderung der Kapazität des Kondensators C7, wobei der Kondensator C11 fest
bleibt, ausgenommen für die notwendige Wiederabstimmung. Durch Auswahl eines bestimmten
Kapazitätswertes K für diesen Kondensator wird eine ziemlich konstante Transponierungsverstärkung
bei großen Schwankungen der Hilfsschwingung in der Größenordnung von i bis 8 Volt
geliefert. Es ist aus der graphischen Darstellung ersichtlich, daß die Einstellung
des Kondensators C7 indessen ziemlich kritisch ist. Er sollte nicht um mehr als
plus oder minus ioo/o des Wertes K schwanken. Wenn eine Kapazität von nahezu o,811
verwendet wird, neigt die Rückkopphing dazu, bei kleinen Amplituden des Oszillators
selbst Schwingungen zu erzeugen. Wenn dagegen die Kapazität K verdoppelt wird, so
geht die Transponierungsverstärkung bei kleinen Amplituden des Oszillators merklich
zurück. Die Kurve C7 = oo gibt die Beziehung zwischen der Oszillatoramplitude und
der Transponierungsverstärkung unter der Bedingung an, daß die Rückkopplung weggelassen
wird.
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Fig. d. zeigt für die gleichen C7 Kapazitätswerte -,vie in Fig. 3
die Abnahme der Rückkopplungsverstärkung des Modulators bei ansteigender Spannungsamplitude
des Oszillators.
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Fig. 5 zeigt die Erfindung in Anwendung auf einen Empfänger, bei dem
eine Mehrgitterröhre h, als ein kombinierter Oszillator und nicht rückkoppelnder
Modulator verwendet wird und bei dem die Verstärkungsregelung an der Zwischenfrequenzverstärkerröhre
1'. vorgenommen wird. Hochfrequenzschwingungen werden durch den Transformator T2,
der eine Sekundärspule S, mit parallel geschaltetem Kondensator C2 hat, zum Eingangsstenergitter;
des Modulatorteiles der Röhre 1'8 geleitet; die modulierte Leistung wird auf die
Z wischenfrequenzverstärkerröhre h. über den abgestimmten Transformator 75 übertragen.
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In dem Oszillatorkreis ist ein abgestimmter Kreis, der aus der Spule
Pd, dem Festkondensator C, und dem variablen Kondensator C9 besteht, zwischen Gitter
q. und Kathode K der Röhre L', über den Nebenschlußkondensator C7 geschaltet. Die
Oszillatoranode 5 ist gleichfalls mit der Kathode K über Kondensator i6, Spule P,,
und Nebenschlußkondensator C7 verbunden. Spule P5 ist induktiv mit Spule P4 gekoppelt,
so daß selbsterregte Schwingungen von einer Frequenz entstehen, die durch die Stellung
des Kondensators C9 bestimmt wird. Die Schwingungen dienen dazu, Modulation der
Hochfrequenz hervorzubringen, die dem Steuergitter ; zugeleitet wird, dadurch daß
die Emission der virtuellen Kathode, welche zwischen dem inneren Schirmgitter und
dem Eingangssteuergitter 7 vorhanden ist, verändert wird.
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Für niedrige Oszillatoramplituden schwankt die Transponierungsverstärkung
der Röhre h8 unmittelbar mit der Oszillatoramplitude.
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Der Blockkondensator C12 in Serie mit dem Gitter .4 der Röhre I',
und der Abzweigwiderstand R zwischen Gitter q und Kathode K der Röhre I', schaffen
eine von der Oszillatoramplitude herrührende Vorspannung, welche über eine Verbindung
iS zum Gitter 22 der ZwischenfrequenzverstärkerröhreV3 geleitet wird. Die Verbindung
18 enthält die Serienwiderstände R2 und R3 und die Kondensatoren C15 und e21, um
pulsierende Komponenten der Vorspannung auszusieben.
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Wenn der Kreis der Fig. 5 in Tätigkeit ist, wird die angestiegene
Vorspannung an dem Oszillatorgitter q., die bei einem Anstieg der Schwingungsamplitude
entsteht, über den Leiter 18 an das Verstärkergitter 22 angelegt. Dadurch wird der
Leitwert der Zwischenfrequenzverstärkerröhre h3 und damit die Verstärkung in dieser
Röhre herabgesetzt. Die Umkehrung dieser Kette von Reaktionen wird durch eine Verringerung
der Schwingungsamplitude hervorgerufen. .