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Empfangsschaltung mit einer selbsttätigen Verstärkungsregelung Die
Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsschaltung mit einer selbsttätigen Verstärkungsregelung
zum Ausgleich unerwünschter Amplitudenschwankungen, wie sie beispielsweise durch
die bekannten Schwunderscheinungen verursacht werden..
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Es sind schon Schaltungen bekannt, in denen eine als Hochfrequenz-
oder Zwischenfrequenzverstärker, d. h. als Trägerfrequenzverstärker wirkende Röhre
einer selbsttätigen Verstärkungsregelung unterworfen wurde. Dies geschah in der
Weise, da:ß eine durch Gleichrichtunz aus den Empfangsschwingungen gewonnene Regelspannung
als zusätzliche Vorspannung einer Elektrode der zu regelnden Röhre zugeleitet wurde.
Mit zunehmender Amplitude der Empfangsschwingungen vergrößerte- sich auch die Regelspannung;
wurde diese mit negativer Polun.g dem Steuergitter der zu regelnden Röhre zugeleitet,
so. wurde dadurch die Gittervorspannung in negativer Richtung geändert. Durch Verwendung
von Röhren mit ungleichmäßigem Durchgriff in den geregelten Trägerfrequenzstufen
wurden bei den bekannten Schaltungen Arbeitskennlinien erzielt, die eine weitgehende
Herabsetzung
der normalen Arbeitssteilheit durch Erhöhung der negativen Gittervorspannung ermöglichten.
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In der Fachpraxis bestand ganz allgemein die Auffassung, daß die selbsttätige
Verstärkungsregelung auf den Trägerfrequenzteil eines Empfängers zu beschränken
sei. -Mit den nach diesem Grundsatz aufgebauten Schaltungen wurden zunächst auch
befriedigende Ergebnisse erzielt. Es wurden auch selbsttätige Regelungen bei Anordnungen
zur Niederfreque-nzübertragung angewendet, uni eine Verminderung der Amplitudenunterschiede
oberhally einer bestimmten Grenze zu erzielen, wobei die Regelung in Abhäiigiglzeit
von der Niederfrequenzamplitude erfolgte; dadurch ergab sich eine Fälschung der
Amplitudenverhältnisse, die durch besondere. gegenläufig regelnde Anordnungen am
Empfänger wieder aufgehoben werden mußte.
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Die Erfindung bricht mit der Vorstellung, daß die Regelung im Trägerfrequenzteil
des Empfängers allein stattfinden müsse, und verwendet eine gleichzeitige Regelung
in Abhängigkeit von der Trägeramplitude sowohl im Träg erfrequenzteil als
auch im -2\7*iederfrequenzteil der Empfangsschaltung. Zu dieser Ausdehnung der Regelwirkung
auch auf den X iederfrequenzteil hat besonders die Beobachtung Veranlassung gegeben.
daß eine vollständige Ausregelung schwerer Schwunderscheinungen allein im Trägerfrequenzteil
nicht immer zuverlässig bewirkt werden kann. Es sei erwähnt, daß eine gleichzeitige
Regelung im Hochfrequenzteil und im Niederfrequenzteil an anderer Stelle bereits
vorgeschlagen. wurde. Auch wurde schon vorgeschlagen. in einem Empfänger mit selbsttätiger
Schwundregelung außer den zwischen dem Eingang und dem Regelgleichrichter liegenden
Stufen auch solche Stufen zu regeln. welche zwischen der Abzweigung für den Regelgleichrichter
und dein Empfangsgleichrichter liegen. Auf Grund der erwähnten Ausdehnung der Regelung
auch auf den iederfrequenzteil der Schaltung ergibt sich durch die Erfindung nicht
nur eine entsprechend der erhöhten Zahl geregelter Stufen verbesserte Gleichmäßigkeit
des Empfanges, sondern die Wirkung ist darüber hinaus verli,-ssert durch den besonderen
Charakter der beiden zusammenwirkenden Regelungen. Erfindungsgemäß soll nämlich
die im Trägerfrequenzteil vorgesehene Regelung rückwärts wirkend in Abhängigkeit
von einer entsprechend derTrägeramplitude veränderlichen Regelspannung ausgebildet
sein. während die Regelung im \iederfrequenzteil durch die gleiche Regelgröße, aber
vorwärts wirkend erfolgt. Außerdem soll in dergeregelten Stufe des \ iederf requenzvcrstärlcers
eine Röhre mit unregelmäßigem Durchgriff verwendet sein. Unter einer rückwärts wirkenden
Regelung ist eine solche verstanden, bei der die zur Regelung dienende elektrische
Bestimmungsgröße von einem Punkt hinter derjenigen Stufe abgezweigt ist, deren Verstärkung
durch die Regelgröße beeinflußt ist. Die Regelgröße ist dann selbst in einer Rückwirkung
wieder von dem Vorgang der Regelung abhängig. Als vorwärts wirkend ist eine Regelung
dann anzusehen. wenn eine solche Rückwirkung nicht vorliegt: dies ist im allgemeinen
dann erfüllt, wenn die Regelgröße an einem Punkt vor der geregelten Stufe vom Hauptübertragungskanal
abgezweigt ist.
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Die besondere Anordnung der beiden Regelungen nach der Erfindung weist
bezüglich ihrer Wirkungsweise verschiedene Vorzüge auf. lm Gegensatz zu der erwähnten
bekannten Regelung in einer \ iederfrequenzanordnung «-erden hei der Empfangsschaltung
gemäli der Erfindung keine Fälschungen der niederfrequenten Amplitudenverhältnisse
bedingt, da die Regelung der Niederfrequenzstufe in Abhängigkeit von der Trägeramplitude
erfolgt. Da diese Regelung im \ iederfrequenzteil den Charakter einer Vorwärtsregelung
besitzt und demnach die Regelgröße durch den Regelvorgang selbst nicht rückwirkend
beeinflußt wird, ist im # iederfrequenzteil ein fast vollständiger Aniplitudenausgleich.
allerdings nur innerhalbverhältnismäl.;ig enger Amplitudengrenzen. ermöglicht. Diese
Grenzen werden aber dank der Wirkung der vorausgehenden, sich auf den Trägerfrequenzteil
erstreckenden Regelung auch nicht überschritten.
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Dieser letztere Teil der Regelschaltung ist gemäß der Erfindung als
rückwärts wirkende Regelung in Abhängigkeit von der gleichen Regelgröße wie die
Regelung im -N iederfrequenzteil ausgebildet. lniolge der Eigenschaft als Rückwärtsregelung
ist die Arbeitsweise derartig, daß sehr große Amplitudenunterschiede verarbeitet
werden können. wie sie in den Anfangsstufen vorkommen. Grundsätzlich kann aber gerade
infolge der an dieser Stelle gern verwendeten Elastizität der Rückivärtsregelung
kein vollkommener Ausgleich der Amplitudenschwankungen erzielt werden. Es bleibt
eine restliche Zunahme der Ausgangsamplitude mit wachsender Eingangsamplitude bestehen,
und zwar ist die Änderung der Ausgangsamplitude in Annäherung der Änderung der Eingangsamplitude
proportional. nur ist der Proportionalitätsfaktor durch die Regelung sehr stark
verkleinert. Diese mit der Eingangsamplitude proportional, aber nur noch in geringen
Grenzen veränderliche Ausgangsamplitude des ersten geregelten Teiles könnte nicht
durch eine weitere
Rückwärtsregelung zur völligen Konstanz gebracht
werden. Hier setzt die Aufgabe der ergänzenden Vorwärtsregelung im Niederfrequenzteil
ein. Der geregelten Niederfrequenzstufe werden linear mit der Eingangsamplitude
ansteigende Steuerwechselspannungen und eine gleichfalls praktisch linear damit
ansteigende Regelspannung zugeleitet. Es kann nun gezeigt werden, daß bei Verwendung
einer Röhre mit ungleichmäßigem Durchgriff der Verlauf der Arbeitssteilheit mit
der Gitterspannung ein derartiger ist, daß damit in der vorwärts geregelten Niederfrequenzstufe
ein fast völliger Amplitudenausgleich ohne die Gefahr der Überregelung oder Sperrung
ermöglicht ist. Auf die genauen Zusammenhänge wird bei der späteren Besprechung
eines Ausführungsbeis.pieles. eingegangen.
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In Abb. i der Zeichnungen: ist eine Empfangsschaltung dargestellt,
in der die Erfindung benutzt ist. Abb. 2 zeigt die Wirkungsweise der Schaltung nach
Abb-. i bei Benutzung der Erfindung an Hand von Arbeitske:nnlinien.
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In Abb, i ist die erste Hochfrequenzverstärkerröhre io über eine Kopplungsanordnung
13 an die Antenne i i angekoppelt. Die Kopplungsanordnung besteht aus einem
Transformator 14 mit der Primärwicklung 15 und der Sekundärwicklung 16 und einem
veränderlichen Kondensator 17, der zur Abstimmung dient. Der Transformator ist so
konstruiert, daß zwischen dem unteren. Ende der Primärwicklung und dem oberen Ende
der Sekundärwicklung eine Kapazität 18 existiert, die in punktiertenLinien angedeutet
ist. Parallel zur Primärwicklung liegt der Widerstand i9, durch dessen Wirkung zusammen
mit der Kapazität 18 eine im wesentlichen über den Arbeitsfrequenzbereich gleichförmige
Verstärkung erzielt wird. In die Kathodenleitung der Röhre io@ ist die In.duktivität
2o mit dem parallel dazu liegenden Kondensator 2 1 eingeschaltet, um eine Rückkopplung
zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Verstärkers zu erzeugen.
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Die zweite Hochfrequenzverstärkerröhre 22 ist mit dem Ausgang der
Röhre- io durch einen ab@stimmbaren Kopplungstransformator 23 gekoppelt. In die:
Kathodenleitung der Röhre 22 ist ein Widerstand 24 mit der, parallel dazu liegenden
Kapazität 25 eingeschaltet, um dem Steuergitter der Röhre eine negative Vorspannung
zu erteilen.
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Als Demodulator dient die Röhre 26, die mit dem Ausgang der Röhre
2,2 über den abstimmbaren Kopplungstransformator27 gekoppelt ist.
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Als Demodulatorröhre. ist eine Dreielektrodenröhre verwendet, bei
der dieAnode 28 und die Kathode 29 miteinander verbunden sind, so daß die Anode
als elektrostatischer Schirm wirkt. Die Elektrode 30 stellt die Ausgangselektrode
dar. Der Transformator 27 besitzt drei Wicklungen, nämlich die im Ausgangskreis
der Verstärkerröhre 22 liegende Primärwicklung 58, ferner die mittels des Kondensators
6o abstimmbare Sekundärwicklung 59 und die Tertiärwicklung 3 i, von welcher die
Spannung für die Demodulatordiode abgenommen wird. Der Ausgangskreis der Diode wird
durch die mit der Wicklung 31 in Reihe liegenden Widerstände 32 und 33 gebildet.
Zu dem Widerstand 33 soll eine Kapazität parallel liegen; diese kann durch die Eigenkapazität
des Widerstandes gebildet sein, was durch die mit punktierten Linien, eingezeichnete
Kapazität 34 angedeutet ist. Der Kondensato.r 63 verbindet das untere Ende der Wicklung
3 i mit der Kathode 29.
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Am Kondensator 63 treten die Niederfrequenzschwingungen als Demodulationsergebnis
auf; an, den Widerständen 32 und 33 entsteht außerdem eine von der Trägeramplitude
abhängige gleichgerichtete, Spannung. Es besteht bei geeigneter Bemessung eine gute
Proportionalität zwischen der gleichgerichteten Spannung und der am Demodulatoreingang
liegenden Trägerfrequenzamplitude.
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Der Ausgangskreis des Demodulators ist mit der ersten Niederfrequenzverstärkerröhre
35 durch den Kondensator 36 verbunden. Infolgedessen wird die Niederfrequenzkomponente
der gleichgerichteten Spannung dem Gitter 37 zugeführt. Der verstellbare
Abzweig am Widerstand 33 stellt einen von Hand zu bedienenden Lautstärkeregler dar.
Die Verstärkerröhre 35 ist eine Röhre mit ungleichmäßigem Durchgriff, die vier Elektroden
hat, nämlich das Steuergitter 37, das Schirmgitter 38, die Kathode 39 und die, Anode
40.
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Die Röhre 35 ist über den Niederfrequenztransfoirmator 4, mit der
Fünfelektrodenröhre 42 gekoppelt, deren Ausgangskreis. über den Transformator 43
auf die Spule eines Lautsprechers 6:z wirkt. Eine das. Wechselstrombrummen vermindernde
Spule 6o liegt in bekannter Weise in Reihe mit der Lautsprecherspule 44.
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Zwischen dem Ausgangskreis, des Demodulators 26 und der Steuerelektrode
der ersten Hochfrequenzverstärkerröhre io ist eine Verbindung 61 zur selbsttätigen
Verstärkungsregelung vorgesehen.. Diese Verbindung enthält einen Widerstand 45,
der zwischen dem unteren Ende der Wicklung 31 und dem unteren Ende der Sekundärwicklung
16 des Hochfrequenztransformators i 4liegt. Zwischen dem unteren Ende der Wicklung
16 und Erde ist ein Kondensator 46 geschaltet, um den Kurzschluß der Regelspannung
gegen Erde
zu verhindern. Die zur selbsttätigen Regelung dienenden
Verbindungen sind durch starke Linien kenntlich gemacht. Bei einer Zunahme der Trägeramplitude
ergibt sich eine entsprechende Zunahme des gleichgerichteten Stromes in den Widerständen
32 und 33. Dadurch wird die negative Vorspannung des Punktes d.7 gegenüber Erde
erhöht, und damit ,wächst auch die negative Vorspannung des Steuergitters der Hochfrequenzstufe
io. Die Zunahme der negativen Gittervorspannung setzt die Verstärkung herab, so
daß die gleichgerichtete Spannung im Ausgangskreis des Demodulators viel gleichförmiger
gehalten wird als die Trägeramplitude in der Antenne.
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Es ist nun außerdem Hochfrequenzverstärker auch der VTiederfrequenzvers.tärker
35 mit einer selbsttätigen Regelung versehen.. In Abb. z ist zu diesem Zweck eine
Verbindung vom Ausgang des Demodulators zum Steuergitter 37 der Röhre 35 vorgesehen.
Diese Verbindung beginnt bei dem Punkt 49 und geht über den Widerstand 5o zur Steuerelektrode
3i. Ein weiterer.Widerstand 51 ist zwischen der Steuerelektrode 37 und Erde
vorgesehen, um die geeignete negative Gittervorspannung an der Steuerelektrode aufrechtzuerhalten.
Die Regelung an der Röhre 35 bewirkt eine weitere Herabsetzung der am Ausgang noch
vorhandenen Empfangsschwankungen. Eine Zunahme des gleichgerichteten Stromes im
Demodulator ruft eine entsprechende Zunahme der negativen Vorspannung an der Elektrode
3i der Röhre 35 hervor.
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Wenn also die rückwärts und damit unvollständig arbeitende Regelung
im Trägerfrequenzteil noch eine Zunahme der dem Demodulator zugeführten Trägerfrequenzspannung
zuläßt, so wird dem Gitter 37 der Röhre 35 eine erhöhte Niederfrequenzspannung
zugeführt, aber zu gleicher Zeit die Gittervorspannung negativer gemacht, wodurch
die Verstärkung der Röhre herabgesetzt wird. Es kann so eingerichtet werden, daß
diese beiden Veränderungen einander kompensieren. Wird nämlich ein linear arbeitender
Demodulator verwendet, der sowohl die Niederfrequenzspannung als auch die Regelspannung
erzeugt, so ändern diese beiden Spannungen sich in gleichem Maße. Der innere Widerstand
der Röhre 35 ist SO viel größer als der äußere Belastungswiderstand, daß
die Verstärkung dieser Röhre proportional ihrer Steilheit ist. Deshalb ist die verstärkte
Spannung proportional dem Produkt aus der zusätzlichen Gittervorspannung und der
Steilheit. Die Größe dieses. Produktes ist eine Funktion der Röhreneigenschaften
und abhängig von den Arbeitsspannungen.
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In Abb. :2 ist die Größe dieses Produktes aus der Steilheit
Gm und der Änderung der GitterspannungE, dargestellt in Abhängigkeit von den einzelnen
Steilheitswerten G", d. h. in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitspunktes auf der
Kennlinie. In den Kurven A und. B ist das Verhalten zweier handelsüblicher Röhren
mit ungleichmäßigem Durchgriff dargestellt. Man erkennt, daß der das Produkt E,
G. darstellende Ordinatenwert beider Kurven ziemlich gleichmäßig ist für einen Bereich
von Werten der Gitterspannung, die der wechselnden Gittervorspannung in der Praxis
entsprechen. Das Produkt E, G. verändert sich nur innerhalb des Verhältnisses von
2 : i, während G. allein im Verhältnis von mehr als io : i verändert wird. Es kann
also die Unvollständigkeit der Regelung im Trägerfrequenzteil so ausgeglichen werden,
daß eine Veränderung der Eingangsspannung am Demodulator im Verhältnis io : i nur
eine Änderung der Niederfrequenzspannung im Verhältnis 2 : i bewirkt.
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Es ist zu bemerken, daß die Kurve A für die Anwendung der Erfindung
besser geeignet ist als die Kurve B. Es ist vorteilhaft, an dieser Stelle der Schaltung
eine Röhre mit derartig ungleichmäßigem Durchgriff zu ver-,venden, daß das Produkt
aus den Änderungen der Regelspannung und den zugehörigen Änderungen der Kennliniensteilheit
innerhalb eines wesentlichen Gebietes der Steilheitsänderung praktisch konstant
bleibt.