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Schaltung zur Regelung der Wiedergabetreue beim Empfang modulierter
Trägerwellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Empfang modralierterTrägerwellen,
bei welcher Mittel zur Regelung der Wiedergabetreue in, Abhängigkeit von den Empfangsbedingungen
vorgesehen sind.
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Die bisher bekannten Verfahren zur Regelung der Wiedergabetreue in
Abhängigkeit von der Stärke der Empfangsschwingungen lassen sich in zwei Gruppen
einordnen; und zwar in eine Gruppe, bei welcher die Regelung im Trägerfrequenzteil
der Schaltung erfolgt (Selektivitätsregelung) und eine zweite Gruppe, bei welcher
die Regelung im Niederfrequenzteil erfolgt (Tonregelung). Die Schaltungen der ersten
Art mit einer Regelung im Trägerfrequenzteil sind verhältnismäßig kompliziert und
teuer, denn um eine ausreichende Regelwirkung zu erzielen, muß bei diesen Schaltungen
die Übertragungscharakteristik mehrerer Stufen bzw. mehrerer hintereinanderliegender
Selektionskreise verändert werden, weil die Abschneidefrequenzen der einzelnen Filter
bzw. Kreise wegen: der nur geringen Flankensteilheit der Übertragungskurve nicht
genau bestimmt werden können. Es ist also stets nötig, den Regeleinfluß auf eine.
größere Zahl von Schaltungsstufen auszudehnen.
Die Schaltungen der
zweiten Art mit einer Regelung im N iederfrequenzteil kranken alle an der Notwendigkeit,
im zugehörigen Hochfrequenzteil Übertragungskreise mit außerordentlich breiten Selektionskurven
vorzusehen. Es ist klar, daß eine Ausdehnung des übertragenen Modulationsbandes
im Niederfrequenzteil nur bis zu der Grenze des Bandes erfolgen kann, das vom Hochfrequenzteil
übertragen wird. Mit Rücksicht auf die ziemlich schräg abfallenden Flanken. der
üblichen Hochfrequenzkreis,e muß daher die übertragene Bandbreite besonders breit
bemessen werden, was dazu führt, das unerwünschte Interferenztöne und verhältnismäßig
viele atmosphärische und andere Störungen in den Empfänger eindringen. Im übrigen
sind die bisher bekannten Einrichtungen zur Regelung der im Niederfrequenzteil durchgelassenen
Modulationsbandbreite auch insofern nicht einwandfrei, als sie wegen der mit der
Regelung verknüpften Änderung derAnpassungsbedingungen sehrhäufig nichtlineare Verzerrungen
verursachen.
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Es ist der Zweck der Erfindung, eine Schaltung zur direkten Regelung
der Wiedergabetreue eines Empfängers für modulierte Trägerwellen zu schaffen, bei
welcher im Hochfrequenzteil Kreise von normaler Selektivität verwendet werden können.
und bei welcher die Ungleichmäßigkeit der Übertragung und Verstärkung verschiedener
Modulationsfrequenzen vollkommen ausgeglichen wird. Dabei soll die ganze Anordnung,
welche vorzugsweise eine Regelung in Abhängigkeit von der Intensität des gewünschten
Empfangsträgers bewirkt, einfach und billig sein. Diese Forderungen werden dadurch
erfüllt, daß bei einer Schaltung zum Empfang modulierter Trägerwellen zum Zweck
der selbsttätigen Regelung der Wiedergabetreue in Abhängigkeit von den Empfangsbedingungen
erfindungsgemäß Mittel vorgesehen sind, um in einer Trägerfrequenzstufe des Empfängers
den modulierten Signalträger noch, mals mit einer Modulationsschwingung zu modulieren,
welche durch eine Demodulatorstufe aus dem modulierten Signalträger hergeleitet
und durch Anwendung von frequenzabhängig übertragenden Gliedern derartig verzerrt
ist, daß bei ihr die Schwingungsamplituden verschiedener Frequenzen in ,wesentlich
anderen Verhältnissen zueinander stehen als bei der primären Modulations-Schwingung.
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Die nochmalige -Modulation erfolgt zweckmäßigerweise mittels der Verstärkungsänderung
einer Entladungsröhre in einer Trägerfrequenzstufe, welche die modulierte Trägerschwingung
vor ihrer endgültigen Defektion verstärkt. Man hat es nun in der Hand, bei dieser
nochmaligen 'Modulation die höheren Modulationsschwingungen gegenüber den tieferen
zu bevorzugen oder zu schwächen, so daß die Wiedergabecharakter istik nach Wunsch
verändert werden kann, ohne daß die Selektionseigenschaften der Filterkreise des
Empfängers verändert werd#,ii müssen. Die zweite Modulation kann von dein Belastungswiderstand
des normalen, für die Aussiebung der Niederfrequenz bestimmten Demodulators abgeleitet
werden. Es ist auch eine einfache Regelung des Ausmaßes dieser Modulation möglich,
wodurch die gewünschte Veränderung der Wiedergabetreue erzielt wird. Diese Regelung
kann durch den Benutzer von Hand ausgeübt werden, indem die Größe der zur nochmaligen
Modulation verwendeten iNIodulationsspannung durch einen Regulierwiderstand geregelt
wird; sie kann aber auch automatisch in Abhängigkeit von der Empfangsamplitude erfolgen.
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Die Regelung erstreckt sich vorzugsweise auf eine Verstärkerstufe
in einem verhältnismäßig wenig selektiven Eingangsteil des Empfängers; sie bewirkt
dann, daß für die nachfolgenden Stufen höherer Selektivität sich die Modulationstiefe
des modulierten Trägers in Abhängigkeit von den Empfangsbedingungen ändert, und
zwar kann dies für hohe und tiefe Modulationsfrequenzen in verschiedenem -Maße geschehen,
wie noch erläutert wird.
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Die Erfindung wird später in Anwendung auf einen Überlagerungseinpfänger
genauer beschrieben. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Regelung im Hochfrequenzverstärker
des Empfängers., welcher gewöhnlich verhältnismäßig wenig selektiv ist. Der Hauptteil
der Gesamtselektivität wird im Zwischenfrequenzkanal des Empfängers erreicht. Die
Dämpfung der äußeren Seitenbandfrequenzen, die sich aus der hohen Selektivität dieses
Kanals ergibt, verursacht. daß das Amplitudenverhältnis der äußeren Seitenbandfrequenzen
zu- den Seitenbandfrequenzen in der Nähe der rägerfequenz hinter den Selektoren
geringer ist als das entsprechende Verhältnis bei der empfangenen modulierten Schwingung.
Durch eine Verstärkungsregelung einer oder mehrerer Hochfrequenzverstärkerstufen
umgekehrt zum Momentanwert der N iederfrequenzspannung kann man nun die Seitenbandfrequenzen
in. der Nähe der Trägerfrequenz dämpfen, ohne die Verstärkung der äußeren Seitenbandfrequenzen
wesentlich zu beeinflussen. Das Ergebnis ist eine Abflachung der Frequenzcharakteristik
des Empfängers und eine wesentliche Verbesserung der Wiedergabe. Die automatische
Regelung wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Intensität des Empfangsträgers
durchgeführt.
Wenn der Empfänger als automatische eine Rückwärtsregelung enthält, welche stets
von einem Anstieg der Ausgangsamplitude begleitet ist, kann diese Veränderung der
Ausgangsamplitude als Steuereinfluß für die Regelung der Wiedergabegüte in Abhängigkeit
von der Intensität des Empfangsträgers dienen. Wenn jedoch im Empfänger eine Vor-*ärtsregelung
zur Verstärkungsregelung vorgesehen ist, wird die Ausgangsamplitude auch für große
Schwankungen der Eingangsamphtude nahezu konstant gehalten. Dann werden zur Regelung
der Wiedergabegüte zusätzliche Mittel erforderlich.
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Um auch in diesem Fall die Amplitude der zweiten Modulation in Abhängigkeit
von der Intensität der Empfangsschwi nggungen regeln zu können, muß eine besondere
Regelspannun'- von einer Stelle des. Empfängers hergeleitet werden, wo die Amplitude
der Trägerfrequenz noch nicht durch die Verstärkungsregelung nivelliert ist.
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In der Figur ist die Schaltung eines Superheterodyneempfängers dargestellt,
welcher Mittel zur Regelung der Wiedergabetreue entsprechend der Erfindung enthält.
Den Eingang des Empfängers bildet ein abstimmbarer Hochfrequenzselektor ro, dessen
Eingangskreis mit dem Antennenkreis. z r verbunden ist. Die Ausgangsklemmen des
Selektors ro stehen mit den Eingangsklemmen einer Hochfrequenzverstärkerstufe in
Verbindung, welche die Entladungsröhre r2 enthält. Die Ausgangselektroden der Röhre
12, sind mit der Transponierungsstufe 13 verbunden, auf welche die beiden Zwischenfrequenzverstärker
14 und 15, der Demodulator 16, der Niederfrequenzverstärker 17 und der Lautsprecher
18 folgen. Der Demodulator 16 besteht im wesentlichen aus einem Diodengleichrichter
r9, in dessen Belastungskreis ein Widerstand 2o vorhanden ist, welcher durch. den
Kondensator 2 r für Trägerfrequenzschwingungen überbrückt ist. Die Hodulationskomponenten
der an dem Widerstand 2o entwickelten Spannung werden dem Eingangskreis des Niederfreque:nzve,rstärkers
17 über den Kopplungskondensator 2,2 zugeführt.
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Um die Eingangsamplitude des Demodü= lators 16 innerhalb enger Grenzen
zu halten., wenn sich die Amplitude der Empfangsschwingungen verändert, ist eine
automatische Verstärkungsregelung vorgesehen, welche durch eine von dem. Diodengleichrichter
23 entwickelte Regelspannung betrieben wird. Der Diodengleichrichter 23 ist mit
dem Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 1q. gekoppelt und arbeitet auf einen.
Belastungskreis, welcher die Widerstände 2q. und z5 in Reihenschaltung enthält,
welche für Trägerfrequen@zschwingengen durch die Kondensatoren 26 und 27 überbrückt
sind. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen und den zugehörigen
Kondensatoren ist geerdet. Die am Widerstand 24 erzeugte gleichgerichtete Spannung
wird durch ein Filter mit dem Reihenwiderstand 28 und dem überbrückungskondensator
29 von Modulationskomponenten befreit und den Verstärkun.gsregelelektroden einer
oder mehrerer Röhren der Zwischenfrequenzverstärker 1q. und 15 und der Transponierungsstufe
13 sowie der Röhre r2 über die Leitung 30' in negativer Poleng zugeführt. Man, erkennt,
daß diese Verstärkungsregelung in bezog auf den Hochfrequenzverstärker mit der Röhre
12, den Zw ischenfrequenzverstärker 14 und die Trans= ponierungsstufe 13 als Rückwärtsregelung
anzusprechen ist, während sie in bezog auf den Zwischenfrequenzverstärker 15 als
Vorwärtsregelung wirkt. Diese Art der Verstärkungs regeleng bewirkt, daß die Eingangsamplitude
zum Demodulator 16 auch bei großen. Schwankungen, der Empfangsamplitude nahezu konstant
bleibt.
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Die Regelung der Wiedergabetreue entsprechend der Erfindung wirkt
auf die Röhre 12 ein, und. zwar auf das dritte Gitter dieser Röhre. In der Zuleitung
der Regelspannung ist eine Einrichtung 30 zur Phasenverschiebung vorgesehen
so-wie eine Verstärkerröhre 31, deren Steuerelektrode mit einem Abgriff 37 des Widerstandes
2o verbunden ist. Zur Regelung der Wiedergabetreue kann natürlich auch dasselbe
Steuergitter der Röhre 12 verwendet werden., welchem die Empfangsschwingungen zugeführt
werden. Die Trennung der beiden Funktionen und ihre Verteilung auf zwei verschiedene
Gitter ist jedoch vorzuziehen, weil dann die Schaltungsteile zur Wiedergaberegelung
von dem Hochfrequenzteil des Empfängers besser getrennt sind.
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Zur automatischen Betätigung der Wiedergaberegelung, so daß der Empfänger
scharf selektiv ist l@i kleiner Empfangsintensität und verhältnismäßig wenig selektiv
bei großer Empfangsintensität, ist die Verstärkerröhre 3r vorgesehen, welche an
ihrem Gitter von zwei Seiten her Steuerspannungen erhält und deren Anodenkreis über
die Phasenverschiebungsschaltung auf die Hochfrequenzverstärkerröh:re 12 einwirkt.
Das Steuergitter der Röhre 3i ist über den Kondensator 32 mit einem Abgriff am Widerstand
20 vertunden. Die Spannungsquelle-33 erzeugt für das Steuergitter der Röhre 31 eine
negative Anfangsvorspannung von solcher Größe, daß der Anodenstrom nahezu unterdrückt
wird und keine Übertragung in der Röhre erfolgt. Um die Verstärkerleistung der Röhre
31 in
direkter Abhängigkeit von der Stärke des modulierten Signalträgers
zu verändern, sobald die Intensität des Trägers einen vorbestimmten Wert übersteigt,
wird die an dem Widerstand 2 3 erzeugte gleichgerichtete Spannung der Steuerelektrode
der Röhre 31 in positiver Polurig über einen Filterwiderstand 36 zugeführt. Es ist
klar, daß die gleichgerichtete Spannung am Widerstand 25 sich direkt mit
den Schwankungen des ausgewählten Signalträgers verändert und daß sie wegen ihrer
positiven Palun.g die Röhre 31 wirksam macht, wenn sie infolge des Anstiegs der
Trägeramplitude groß genug geworden: ist. Von dieser Grenze an wird bei weiterem.
Trägeranstieg die Verstärkung der Röhre 31 weiter vergrößert, und es findet eine
Übertragung der Niederfrequenzwechselspannung vom Widerstand 2o zur Phasenverschiebungsschaltung
3o hin statt. Die Größe der dein Eingang der Röhre 31 zugeführten 1 iederfrequenzspannung
ist je nach der Lage des Abgriffs 3; am Widerstand 2o einstellbar, so daß das Ausmaß
der Regelwirkung nach Belieben gewählt werden kann.
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Bei einem Empfänger der dargestellten Art wird die Selektivität hauptsächlich
im Zwischenfrequenzteil erzeugt, indem die Zwischenfrequenzselektoren verhältnismäßig
scharf selektiv ausgebildet sind. Dies: ist erforderlich, um unerwünschte Interferenzschwingungen
mit starken Sendern auf Nachbarkanälen zu verhindern. Die Folge ist aber, daß der
Träger und die ihm benachbarten Seitenbandfrequenzen wesentlich mehr verstärkt werden
als die äußeren Seitenbandfrequenzen., und es ergeben sich infolgedessen Verzerrungen
der Wiedergabe.
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Diese unerwünschte Benachteiligung der äußeren Seitenbandfrequenzen
wird in der beschriebenen Schaltung durch die Regeleinrichtung für die Wiedergabetreue
verhindert, indem die Verstärkung der Röhre 12 in umgekehrter Abhängigkeit von der
Momentanamplitude der N iederfreque zschwingun.gen geregelt wird. Zu diesem Zweck
wird eine Spannung, «-elche der Augenblicksamplitude der Modulationsfrequenzhüllkurve
entspricht, von dem Widerstand 2o des Demodulators i6 abgenommen, in der Verstärkerröhre
31 verstärkt, durch die Phasenv ersehiebungsschaltung 30 in die richtige
Phasenlage gebracht und in negativer Polurig der Regelelektrode der Röhre 12 zugeführt,
so daß sie zur Modulationsfrequenzkomponente des in dieser Röhre verstärkten modulierten
Trägers genau in Gegenphase liegt. Die. Phasenverschiebungsschaltung kompensiert
dabei natürlich nur die kleinen Phas-nv°rschiebungen, welche sich in den Selektionslcreisen
der einzelnen Empfängereinheiten zwischen der Röhre 12 und dem Demodulator 16 ergeben;
die notwendige Phasenumkehr von i8o° wird in der Röhre3i bewirkt. Durch die am dritten
Gitter zugeführte Regelspannung wird die Verstärkung der Röhre 12 um einen Betrag
vermindert, welcher durch die Augenblicksamplitude der hegeispannung bestimmt ist;
in dieser Regelspannung sind aber am stärksten die Seiten-Bandfrequenzen vertreten,
welche der Zwischenträgerfrequenz am nächsten liegen; dies liegt an der scharfen
Selektivität des Zwischenfrequenzkanals. In der Röhre 12 werden also diejenigen
Seitenbandfrequenzen am meisten geschwächt, welche durch die Selektoren des Zwischenfrequenzkanals
am stärksten hindurchgelassen werden. Der in der Röhre 12 verstärkte Träger wird
also unter dem Einfluß der Regelung in gewissem Sinne eiltmoduliert, und zwar hinsichtlich
der einzelnen Seitenbandfrequenzen in umgekehrtem '\!'erhältnis gegenüber der Benachteiligung
einzelner Seitenbandfrequenzen durch die Selektionskreise des Zwischenfrequenzkanals.
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Diese Entmodulation des Trägers in der Röhre 12 tritt jedoch nur dann
ein, wenn die Intensität des dem Gleichrichter 23 zugeführten Signalträgers größer
als ein bestimmter Grenzwert ist, welcher ausreicht, um die Verstärkerröhre 31 wirksam
zu machen. Bei Trägeramplituden oberhalb dieses Grenzwertes wird die Übertragungswirksamkeit
der Röhre 31 in direkter Abhängigkeit von der Trägerintensität verändert, so daß
bei großer Trägerintensität sich in der Röhre 31 eine beträchtliche Verstärkung
der Niederfrequenzspannungen ergibt und der ankommende Träger in der Röhre 12 in
einem großen Ausmaß entmoduliert wird; die Breite des übertragenen Frequenzbandes
wird also auf diese Weise in Abhängigkeit von der Trägerintensität geregelt, ohne
daß ein Einfluß auf die Selektionseigenschaften der verwendeten Schwingungskreise
ausgeübt wird.
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Es wurde bereits erwähnt, daß die Ausgestaltung der Anordnung zur
Wiedergaberegelung in mancher Hinsicht davon abhängt, ob durch die automatische
Verstärkungsregelung eine vollständige oder nur angenäherte Iionstanthaltung der
Ausgangsamplitude bewirkt wird. Im vorliegenden Fall ist die Schaltung mit einer
Vorwärtsregelung :ersehen, so daß die Eingangsamplitude zum Demodulator 16 praktisch
konstant bleibt. Aus diesem Grunde ist die Verwendung der Röhre 31 mit der zugeordneten
Schaltung zur Verstärkungsregelung dieser Röhre in Abhängigkeit von der Trägerintensität
erforderlich. Wenn jedoch ein Empfänger mit der Wiedergaberegelung nach der Erfindung
aus-", erüstet «-erden soll, bei welchem sich infolge der Verwendung einer Rückwärtsregelung
die
Eingangsamplitude des Demodulatorsi entsprechend den Veränderungen der Hochfrequenzeingangsam-plittude
an der Antenne in einem gewissen Gradre ändert, so kann die Röhre 31 unter Umständen
wegfallen; in diesem Fall genügt der Anstieg- der Modüla,tionsfrequenzspannung,
welcher sich bei einer Vergrößerung der Eingangsintensität ergibt, um die gewünschte
Regelung zu bewirken.
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Bei der eben beschriebenen Schaltung wurde die Regelung der Wiedergabegüte,
bewirkt, indem eine Regelspannung, welche entsprechend der Abnahme hinter den Selektionskreisen
des Zwischenfrequenzkanals die den tiefen Tönen entsprechenden Seitenbandfrequenzen
stärker enthält, in einem die Verstärkung herabsetzender, Sinne der Hochfrequenzverstärkerröhre
12 zugeführt wurde. Dasselbe Ergebnis kann auch erreicht werden, wenn die Regelspannung
in einem die Verstärkung vergrößernden Sinne, d. h. in posätiver Polung, zugeführt
wird, wobei in der Übertragungsleitung für die Regelspannung, beispielsweise in
der Phasenversch,iebungs.-schaltung 30, Selektionsmittel vorgesehen sind, welche
die höheren Tonschwingungen stärker übertragen als die tieferen. In diesem Fall
ist also die Regelspannung mit der Modulationsfrequenzhüllkurve des in der Röhre
12 verstärkten, Trägers in Phase, und sie enthält bevorzugt die hohen: Frequenzen
des Modulationsbandes. Auch in diesem Fall ergibt sich eine Ausdehnung der übertragenen
Bandbreite bei. einer Zunahme der Empfangsintensität.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wurde die Verstärkungsregelung
zur Beeinflussung der Wiedergabegüte nur auf eine einzige Verstärkerstufe ausgeübt.
Um eine Steigerung der Wirkung zu erhalten, können natürlich auch mehrere Verstärkerstufen
zu, diesem Zweck herangezogen werden. Auch die Verwendung der Zwischenfrequernzverstärkerstufen
zu einer Regelung im Sinne der Erfindung ist ohne weiteres mit gleichen Ergebnissen
möglich..