DE807827C - Pendelrueckkopplungsverstaerker - Google Patents

Description

Ein Pendelrückkopplungsverstärker besteht im wesentlichen aus einem rückgekoppelten Schwingungskreis und Mitteln zum periodischen Löschen der im Schwingungskreis entstehenden Schwingungen. Diese letztgenannten Mittel können entweder aus einem einen Teil des Schwingungskreises bildenden Netzwerk bestehen (selbstpendelnder Pendelrückkopplungsverstärker) oder aber aus einem an den rückgekoppelten Schwingungskreis angeschlossenen ίο gesonderten Schwingungserzeuger. In beiden Fällen führen diese Mittel einen periodischen Wechsel der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises zwischen positiven und negativen Werten herbei. Während der Zeiträume negativer Leitfähigkeit entstehen im rückgekoppelten Schwingungskreis starke Schwingungen, welche dann in den folgenden Zeiträumen positiver Leitfähigkeit gedämpft und gelöscht werden. Eine Eigenschaft der im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen, z. B. ihre Spitzenamplitude, ihre Wiederholungsfrequenz, oder die Länge derjenigen Intervalle, in welchen diese Schwingungen eine konstante Amplitude haben, ist von der Modulation der dem Verstärker im Augenblick des Einsetzens der Schwingungen zugeführten Spannung abhängig. Aus den erregten Schwingungen können daher die Modulationskomponenten der zu-

geführten Spannung abgeleitet werden, so daß also der Verstärker gleichzeitig auch als Demodulator wirken kann.

Die Abstimmkurve eines Pendelrückkopplungsverstärkers Stellt den Grad des Ansprechens des Verstärkers auf Spannungen dar, deren Frequenz in einen gewissen, beiderseits der Resonanzfrequenz des rückgekoppelten Schwingungskreises gelegenen Frequenzbereich fällt. Diese Kurve wird gewöhnlich

ίο über einer Neper- oder Decipelskala aufgetragen und hat zwei besonders interessierende Teile, von welchen der eine der in der Nähe des Scheitelpunktes gelegene Teil und der andere, beiderseits daran anschließende, der einer verminderten Empfindlichkeit des Verstärkers entsprechende Teil ist. Es wurde festgestellt, daß die Trennschärfe bis zu einem gewissen Grad durch entsprechende Gestaltung des Verlaufs de_r Leitfähigkeit sänderungen des rückgekoppelten Schwingungskreises geregelt werden kann. Dies läßt sich durch eine entsprechende Wahl der Wellenform der Pendelspannung erreichen, jedoch war die Regelungsmöglichkeit bisher auf eine Verbesserung der maximalen Trennschärfe des Verstärkers beschränkt. Es wurde gefunden, daß die maximale Trennschärfe um so besser, d. h. die Abstimmkurve um so spitzer wird, je kleiner die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises im Zeitpunkt der größten Empfindlichkeit des Verstärkers ist. Diese größte Empfindlichkeit ergibt sich in demjenigen Zeitpunkt, in welchem die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises bei ihrem Wechseln von positiven zu negativen Werten den Nullwert annimmt. Durch die Verminderung der Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik im Zeitpunkt der größten Empfindlichkeit kann man jedoch keine allgemeine Verbesserung der Trennschärfe herbeiführen, d. h. man kann den mittleren Teil der Abstimmkurve nicht verengern.

Beim typischen selbstpendelnden Pendelrückkopplungsempfänger verläuft der Wechsel der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises von positiven zu negativen Werten linear. Wenn man annimmt, daß der Beginn jeder Pendelperiode unmittelbar auf das Ende des Teiles der vorangehenden Pendelperiode folgt, in welchem die Schwingungen im rückgekoppelten Schwingungskreis ihre größte Amplitude haben, dann tritt die größte Empfindlichkeit des Verstärkers erst im letzten Viertel jeder Pendelperiode auf. Da die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises so spät ihren Nullwert annimmt, ist die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik in diesem kritischen Zeitpunkt nicht besonders klein, zumal zur Erreichung einer großen Verstärkung ein verhältnismäßig steiler Verlauf der Leitfähigkeitskurve in der Nähe des Nullpunktes erforderlich ist. Aus diesem Grunde hat der übliche selbstpendelnde Pendelrückkopplungsverstärker eine verhältnismäßig schlechte Trennschärfe.

Es sind auch Pendelrückkopplungsverstärker mit gesonderter Pendelspannungsquelle bekannt, welche eine trapezförmige Leitfähigkeitscharakteristik haben. Hierbei hat der rückgekoppelte Schwingungskreis zu Beginn jeder Pendelperiode eine große positive Leitfähigkeit, sodann nimmt die Leitfähigkeit ihren größten negativen Wert an und behält diesen während des größten Teiles des Intervalles negativer Leitfähigkeit. Den Nullwert nimmt die Leitfähigkeit etwa in der Mitte jeder Pendelperiode an, und die in diesem Zeitpunkt gegebene Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik kann etwas kleiner sein als beim vorgenannten Verstärker. Dadurch wird zwar die maximale Trennschärfe des Verstärkers verbessert, die allgemeine Trennschärfe bleibt jedoch nach wie vor ziemlich schlecht.

Weiterhin sind auch Pendelrückkopplungsverstärker mit gesonderter Pendelspannungsquelle bekannt, bei welchen die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises etwa während des ersten Drittels jeder Pendelperiode nur wenig von Null abweicht. Dies hat ebenfalls nur eine Verbesserung der maximalen Trennschärfe des Verstärkers zur Folge, hat jedoch keine günstige Wirkung auf die allgemeine Trennschärfe, welche verhältnismäßig schlecht ist.

Wie ersichtlich, haben sich die bisherigen Bemühungen zur Verbesserung der Trennschärfe von Pendelrückkopplungsverstärkern auf Versuche zur Verminderung der Neigung des dem Nullpunkt benachbarten Teiles der Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises beschränkt und hatten nur eine geringfügige Verbesserung der maximalen Trennschärfe zum Ergebnis, während die allgemeine Trennschärfe auf diese Weise nicht verbessert werden konnte. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die allgemeine Trennschärfe durch eine besondere Gestaltung des sich über eine gewisse Strecke beiderseits des Nullpunktes erstreckenden Teiles der Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises erheblich verbessert werden kann. Die vom negativen Teil der Leitfähigkeitscharakteristik eingeschlossene Fläche ist nämlich ein Maß für die Pendelrückkopplungsverstärkung und kann als solche in Nepereinheiten ausgedrückt werden, so daß also eine Verstärkung von η Neper einen gewissen Teil der von der Leitfähigkeitskurve eingeschlossenen Fläche darstellt. Die Form der η Neper entsprechenden, sich über eine gewisse Strecke beiderseits des Nullpunktes erstreckenden Teiles der von der Leitfähigkeitscharakteristik eingeschlossenen Fläche ist aber auch maßgebend für die Breite des um η Neper unterhalb des Scheitelpunktes liegenden Teiles der Abstimmkurve, so daß also durch entsprechende Gestaltung jener Fläche der vorgenannte Teil der Abstimmkurve verengt und damit die allgemeine Trennschärfe verbessert werden kann.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine derartige Bemessung der die Pendelspannung liefernden Schaltelemente des Verstärkers erreicht, daß die sich unter der Einwirkung der Pendelspannung ergebende periodische Änderung der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises des Verstärkers von positiven zu negativen Werten zumindest während eines Teiles jeder Pendelperiode einen annähernd linearen, sägezahnförmigen Verlauf hat und der Nullwert der Leitfähigkeit innerhalb der ersten zwei Drittel jeder Pendelperiode auftritt, so daß die ganze Pendelrückkopplungsverstärkung während der an-

nähenid linearen Andemng der Leitfähigkeit stattfindet.

Die Erfindung wird an Hand ihrer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. ι und 4 zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verstärkers, während die Fig. 2, 3, 5 und 6 die Wirkungsweise dieser Verstärker erläuternde Diagramme sind.
Fig. ι ist das Schaltbild eines selbstpendelnden Pendelrückkopplungsverstärkers mit logarithmischer Arbeitsweise. Der rückgekoppelte Schwingungskreis besteht aus einem von der Spule 11 veränderlicher Induktivität und von Kondensatoren 12,13 gebildeten abstimmbaren Resonanzkreis sowie aus einer Entladungsröhre 10, deren Anode an den Verbindungspunkt des Kondensators 12 und der Spule 11 angeschlossen und über einen Widerstand 16 mit der Anodenspannungsquelle -j- B verbunden ist. Der Widerstand 16 ist hochfrequenzmäßig durch einen Kondensator 15 überbrückt. Die Kathode der Röhre 10 ist über eine Hochfrequenzdrosselspule 17 geerdet und ist überdies auch an den Verbindungspunkt der Kondensatoren 12, 13 angeschlossen. Der Resonanzkreis ii, 12, 13 kann gegebenenfalls auch einen Dämpfungswiderstand 14 enthalten. An das Steuergitter der Röhre 10 ist ein aus einem Kondensator 20 und einem Widerstand 21 bestehendes Netzwerk zur Erzeugung der Pendelspannung sowie ein aus einem weiteren Kondensator 22 und einem mit der Spannungsquelle + B verbundenen Widerstand 23 bestehendes Stabilisierungsnetzwerk angeschlossen. Die zu verstärkende Spannung wird dem rückgekoppelten Schwingungskreis von einer Spannungsquelle 25 beliebiger Art, z. B. einem Signalgenerator oder einer Antenne, über einen Kondensator 26 zugeführt. Die verstärkte Spannung gelangt über die mit der Spule 11 induktiv gekoppelte Spule 27 zu einem Demodulator 28, der über einen Niederfrequenzverstärker 29 mit einem Lautsprecher 30 in Verbindung steht.

Während der Durchlässigkeitsperiode der Röhre 10 entstehen im rückgekoppelten Schwingungskreis Schwingungen, deren Frequenz der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 11 bis 15 entspricht. Diese Schwingungen erreichen nach einer gewissen Zeit ihre größte Amplitude, die sog. Sättigungsamplitude, und behalten diese, bis der Gitterstrom der Röhre 10 den Kondensator 20 so weit aufgeladen hat, daß die sicli auf diese Weise an diesem Kondensator ergebende Spannung die Röhre sperrt. Jetzt hören die Schwingungen im rückgekoppelten Schwingungskreis auf und der Kondensator 20 entlädt sich über die Widerstände 21 und 23 und die Stromquelle B, bis seine Spannung so weit gesunken ist, daß die Röhre 10 wieder durchlässig wird, worauf die Schwingungen wiedereinsetzen. Die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises hat während der durchlässigen Periode der Röhre 10 negative Werte und während der undurchlässigen Perioden der Röhre 10 positive Werte.

Die durch die Ladungs- und Entladungszeit des Kondensators 20 bestimmte und durch das Stabilisierungsnetzwerk 22, 23 auf einem konstanten Wert gehaltene durchschnittliche Pendelfrequenz wird so gewählt, daß sie niedriger sei als die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 11 bis 15, aber zumindest zweimal so hoch wie die höchste Modulationsfrequenz der zu verstärkenden Spannung. Die Pendelfrequenz ändert sich ständig entsprechend der Modulation der zu verstärkenden Spannung, und infolgedessen ändert sich auch der Durchschnittswert des Entladungsstromes in der Röhre 10 entsprechend. Aus diesem Grunde ist es auch möglich, die Modulationskomponenten der verstärkten Spannung mit Hilfe von diese Komponenten aussiebenden Filtern unmittelbar aus dem Entladungsstromkreis der Röhre 10 abzunehmen. Der Resonanzkreis 11 bis 15 wird beim Verstärken einer amplitudenmodulierien Trägerspannung auf die Trägerfrequenz abgestimmt, während er beim Verstärken einer frequenz- oder phasenmodulierten Trägerspannung gegenüber der Trägerfrequenz etwas verstimmt wird, damit der Resonanzkreis die Frequenz- oder Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation verwandelt.

Die Kurve C der Fig. 2 stellt die von der Pendelspannung herbeigeführte Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises dar.,Auf der Oidinatenachse des Diagrammes ist der Leitfähigkeitsfaktor ----- und auf der Abszissenachse die Zeit t 2 C

aufgetragen. G ist die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises, und C ist die Kapazität des Resonanzkreises 11 bis 15. Die Pendelperiode Tq besteht aus einem Teil T₀, in welchem sich die Leitfähigkeit von ihrem im Zeitpunkt t_u gegebenen positiven Wert ausgehend ändert, bis sie im Zeitpunkt t₂ ihren größten negativen Wert erreicht, bei welchem £5 die Schwingungen ihre Sättigungsamplitude erreichen, sowie aus einem Teil T_p, in welchem die Schwingungen ihre Sättigungsamplitude behalten, um am Ende dieses Zeitraumes infolge der dann eintretenden Sperrung der Röhre 10 aufzuhören. Während des den größten Teil der Pendelperiode ausmachenden Zeitraumes To hat die Leitfähigkeitscharakteristik einen linear ansteigenden Verlauf. Dasselbe trifft übrigens auch auf die vom Netzwerk 20, 21 gelieferte Pendelspannung zu. Es ist vorteilhaft, die Netzwerke 20, 21 und 22, 23 sowie die Spannung der Spannungsquelle -f B so zu bemessen, daß die Änderung der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises im Zeitraum To linear ist und der Nullwert der Leitfähigkeit innerhalb der ersten zwei Drittel der Pendelperiode Tq ho eintritt, so daß sich also die ganze Pendelrü'ckkopplungsverstärkung während der Zeitdauer dieses linearen Verlaufs der Leitfähigkeitsänderung ergibt. Dies kann erreicht werden, indem man das Netzwerk 20, 21 so bemißt, daß die Pende!spannung einen sägezahnförmigen Verlauf hat, wobei durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 21 dafür gesorgt werden muß, daß der Beginn jeder Durchlässigkeitsperiode der Röhre 10 in den Anfangszeitpunkt J_n der Pendelperiode fällt. Je näher der Zeitpunkt t_x des Nullwertes der Leitfähigkeit zum Zeitpunkt t₀ rückt, um so kleiner kann die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik im Zeitraum To sein, um so besser wird daher die bei einer gegebenen Pendelperiode und Verstärkung erreichbare Trennschärfe. Die Trennschärfe hängt einesteils von der Neigung

der Leitfähigkeitscharakteristik im Zeitraum Tq und andere ateils von dem im Zeitpunkt t₀ gegebenen größten positiven Wert der Leitfähigkeit ab. Die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik kann durch die entsprechende Bemessung des Netzwerkes 20, 21 beeinflußt werden, während der größte positive Wert der Leitfähigkeit durch Änderung der Größe des Dämpfungswiderstandes 14 geregelt werden kann. Wie oben erwähnt wurde, verbessert die Verminderung der im Zeitpunkt I₁ gegebenen Neigung, der Leitfähigkeitscharakteristik die erreichbare größte Trennschärfe des Verstärkers. Da die Leitfähigkeitscharakteristik sägezahnförmig ist, geht damit auch eine Verbesserung der allgemeinen Trennschärfe Hand in Hand, weil bei der Verengung des obersten Teiles der Abstimmkurve auch derjenige untere Teil der Kurve mitverengt wird, dessen in Nepereinheiten ausgedrückte untere Begrenzung der ganzen durch den Verstärker erreichbaren, in Neper ausgedrückten Verstärkung entspricht. Die beste Spitzentrennschärfe und allgemeine Trennschärfe ergibt sich dann, wenn die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik so klein wie möglich ist und der Zeitpunkt ^₁ des Nullwertes der Leitfähigkeit etwa in der Mitte der Pendelperiode liegt.

Die Verbesserung der Spitzentrennschärfe wird aus der folgenden mathematischen Analyse klar. Die Spitzentrennschärfe kann als diejenige Bandbreite F_w aufgefaßt werden, welche sich an der um ein Neper unterhalb der Spitze der Abstimmkurve gelegenen Stelle dieser Kurve ergibt. Diese Bandbreite ist in der die Abstimmkurve D des Verstärkers zeigenden Fig. 3 dargestellt, in welcher Fb die Resonanzfrequenz des rückgekoppelten Schwingungskreises bezeichnet. Für die Bandbreite F^ gilt die Gleichung:

dG , oder

;_w==± l/i.. ^ π f C dt

Diese Gleichung kann an Hand der in Fig. 2 dargestellten Leitfähigkeitscharakteristik ausgewertet werden. Es sei angenommen, daß die vom negativen Teil der Leitfähigkeitscharaktenstik C eingeschlossene schattierte Fläche A die ganze Pendelrückkopplungsverstärkung des Verstärkers darstellt, während die vom positiven Teil der Leitfähigkeitscharaktenstik eingeschlossene schattierte Fläche A -\- A₁₁ der Dämpfung des Verstärkers entspricht. Aus Fig. 2 ergibt sich:

A + A₁, A

oder

(2)

(3)

Es ist auch bekannt, daß der giößte Wert α der negativen Leitfähigkeit des Verstärkers wie folgt ausgedrückt werden kann:

α = — .
zC

Offenbar ist also

A =—a (A₁ —A j

(4)

(5) _ ^2Ä

^a~ Ittj ■

(6)

Unter Zugrundelegung der Gleichung (6) kann der unter dem Wurzelzeichen befindliche Teil der Gleichung j (1) wie folgt geschrieben werden:

4 A

X dG da Δα α

c ' Tt ^{= 2} ~Jt ^{= 2} δ t ^{= 2} ~{ζ^

(7)

Hieraus ergibt sich die durch die Gleichung (1) bestimmte Bandbreite zu

π (I₁

(8)

Ferner bestimmt sich aus den Gleichungen (3) und (8) die Zeitdauer To der linearen Leitfähigkeitsänderung zu:

T₀ = (t_r — ί,)\τ -i-Infolgedessen ist

τ, 2

Aus dem Umstand, daß

Tq = T₀ -f- T_p

ergibt sich, daß

Tp

(9)

(10)

-T₁.= T_q

12

worin Fq die der Pendelperiode Tq entsprechende Pendelfrequenz ist. Daher wird

w = " Fq 1 Ä

^r A

(13)

Diese Gleichung kann in erster Annäherung zu folgender Form vereinfacht werden:

F_n- = ι · 5 Fq } A

(H)

Aus dieser Gleichung ist es offenbar, daß die um ein Neper unterhalb des Scheitelpunktes der Abstimmkurve gemessene Bandbreite Fw und damit die Spitzentrennschärfe sich mit der Quadratwurzel aus der Pendelrückkopplungsverstärkung ändert. Wenn die Leitfähigkeitsänderung im Zeitraum T₀ linear vor sich geht und der Zeitpunkt t_x des Nullwertes der Leitfähigkeit kurz nach der Mitte der Pendelperiode liegt, dann ist die Pendelrückkopplungsverstärkung klein, und auch die Bandbreite Fy? ist entsprechend verringert, was eine Verbesserung der Trennschärfe bedeutet.

Damit man bei der durch die Kurve C dargestellten Leitfähigkeitscharakteristik die bestmögliche Trennschärfe erhält, wird die positive Leitfähigkeit

de.; rückgekoppelten Schwingungskreises so klein gemacht, wie dies im Hinblick auf die an den Verstärker gestellten übrigen Anforderungen nur möglich ist. Dies bedeutet so viel, daß die Flächen A und A -4- A₁, möglichst gleich groß sein müssen, was erreicht werden kann, wenn der Zeitpunkt I₁ des Nullwertes der Leitfähigkeitscharakteristik etwa in der Mitte der Pendelperiode Tq liegt. In den meisten Fällen macht man die Fläche A + A₀ etwas größer

ίο als die Fläche A, damit die in einer Pendel] eriode erregten Schwingungen vollständig gedämpft sind, ehe der Zeitpunkt der größten Empfindlichkeit der nächsten Pendelperiode eintritt. Wenn dies jedoch nicht absolut erforderlich ist, kann sowohl die Spitzentrennschärfe als auch die allgemeine Trennschärfe durch weitergehende gegenseitige Angleichung der Flächen A und A + A₀ noch mehr verbessert werden. Bei den selbstpendelnden Pendelrückkopplungsverstärkern üblicher Ausführung hat die Leitfähigkeitscharakteristik die durch die gestrichelt gezeichnete Kurve C der Fig. 2 dargestellte Form. Obzwar diese Kurve ebenfalls einen sägezahnförmigen Teil besitzt, fällt der Nullwert der Leitfähigkeit auf einen so spaten Zeitpunkt I₁' der Pendelperiode, daß die Neigung der Kurve in diesem Zeitpunkt viel zu groß ist, um eine gute Spitzentrennschärfe oder allgemeine Trennschärfe erreichen zu können. Die Abstimmkurve eines derartigen Verstärkers stellt die Kurve D' der Fig. 3 dar. Es ist ersichtlich, daß die Abstimmkurve Z) des erfindungsgemäß ausgebildeten Verstärkers eine erheblich günstigere Form hat. Vergleichsversuche haben ergeben, daß die Trennschärfe des erfindungsgemäß ausgebildeten Verstärkers das 2- bis 2,5fache derjenigen eines üblichen Pendelriickkopplungsverstärkers mit gleich großer Verstärkung beträgt.

Die Anwendbarkeit der Erfindung ist nicht auf Pendelrückkopplungsverstärker mit logarithmischer Arbeitsweise beschränkt, vielmehr ist die Erfindung auch auf Pendelrückkopplungsverstärker mit linearer Arbeitsweise anwendbar. Dasselbe gilt auch hinsichtlich der Pendelrückkopplungsverstärker mit gesonderter Pendelspannungsquelle, da ja die gegenseitigen Beziehungen zwischen Trennschärfe und Leitfähigkeitsänderung von der Art und Weise der Herbeiführung der Leitfähigkeitsänderung völlig unabhängig sind.

Fig. 4 ist das Schaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pendelrückkopplungsverstärkers mit

J₀ gesonderter Pendelspannungsquelle. Die Anode der Schwingröhre 35 ist hier mit dem einen Pol des aus der Sj)ule 36 veränderlicher Induktivität, aus den Kondensatoren 37 und 38' sowie aus dem Dämpfungswiderstand 39 bestehenden Resonanzkreises verbunden, während das Steuergitter der Röhre über den Kondensator 43 mit dem anderen Pol des Resonanzkreises in Verbindung steht. Die Kathode der Röhre 35 ist einerseits über eine Hochfrequenzdrosselspule 40 geerdet und andererseits auch an den Verbindungspunkt der Kondensatoren 37 und 38 angeschlossen. Die Röhre erhält ihre Anodenspannung von der Spannungsquelle + B über die Spule 36.
Mit dem Resonanzkreis 36 bis 39 ist ein dämpfender Diodenkreis verbunden, um den Güterstrom in der Röhre 35 zu begrenzen. Die Diode 41 ist über einen Blockkondensator 42 und eine Hochfrequenzdrosselspule 48 an den Resonanzkreis 36 bis 39 angekoppelt. Der Belastungskreis der Diode enthält einen Kondensator 44 sowie Widerstände 45 und 46, welche so bemessen sind, daß der Kondensator 44 sich i.ur langsam über sie entladen kann. Zum Widerstand 46 ist ein Kondensator 47 parallel geschaltet, und diese beiden Schaltelemente sind so bemessen, daß sie die im Ausgangskreis der Diode 41 erscheinenden Modulationskomponenten der dem Verstärker zügeführten Spannung über den Niederfrequenzverstärker 49 zum Lautsprecher 50 weiterleiten, die Pendelfrequenz und Hochfrequenz dagegen unterdrücken. Ein Teil der sich am Kondensator 44 ergebenden Spannung wird über den Widerstand 51 zum Gitter der Röhre 35 zurückgeführt, um die Verstärkung zu stabilisieren, wie weiter unten noch erläutert wird.

Zur Erzeugung der Pendelspannung dient eine Triode 60, welche mit einem aus einer Spule 61 und einem Kondensator 62 bestehenden Abstimmkreis verbunden ist. Der eine Pol dieses Abstimmkreises ist geerdet, während sein anderer Pol über einen Gitterkondensator 63, einen Gitterableitwiderstand 64 und einen Begrenzungswiderstand 65 mit dem Gitter der Röhre 60 verbunden ist. Die Kathode dieser Röhre ist an eine Anzapfung der Spule 61 angeschlossen, während ihre Anode über einen Widerstand 66 und einen dazu parallel geschalteten Kondensator 67 sowie über einen Wiederstand 68 mit der Spannungsquelle + B verbunden ist. Mit dem Widerstand 68 steht ein weiterer Kondensator 69 in Verbindung. Die von der Röhre 60 gelieferte Pendelspannung wird der Röhre 35 über einen Kondensator 70 zugeführt.

Mit der Schwingröhre 35 ist noch eine weitere Dämpfungsvorrichtung verbunden, durch welche die Dämpfung dieser Röhre für im Vergleich zur Pendelperiode kurze Zeiträume vergrößert werden soll. Diese Anordnung enthält eine als Spitzengleichrichter wirkende Diode 75 kleiner Impedanz, deren Anode über den Kondensator 42 an den Resonanzkreis 36 bis 39 angekoppelt ist, während ihre Kathode über den Kondensator 76 mit dem Netzwerk 68, 69 des Pendelspannungsgenerators 60 in Verbindung steht und überdies mit einem zur Herbeiführung der Spitzengleichrichtung geeigneten Kondensator 77 und Widerstand 78 verbunden ist. Die von der Zeichenquelle 80 beliebiger Art herrührende zu verstärkende Spannung wird dem Resonanzkreis 36 bis 39 über den Kondensator 81 zugeführt.

Die Wirkungsweise des Verstärkers ist wie folgt: Die von der als Impulsgenerator geschalteten Röhre 60 gelieferten Impulse werden im Netzwerk 66, 67 integriert und ergeben auf diese Weise eine sägezahnförmig verlaufende Pendelspannung. Gleichzeitig liefert das in den Anodenkreis der Röhre 60 geschaltete Netzwerk 68, 69 eine pulsierende Spannung, w-elche zum Teil in der Diode 75 einer Spitzengleichrichtung unterworfen wird und zum andern Teil mit der vom Netzwerk 66, 67 herrührenden sägezahnförmigen Spannung

zusammen über den Kondensator 70 dem Gitter der Schwingröhre 35 zugeführt wird, um eine periodische Änderung der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises herbeizuführen.
Die Form der Leitfähigkeitscharakteristik des rückgekoppelten Schwingungskreises hängt einesteils von der durch den Pendelspannungserzeuger 60 erzeugten Pendelspannung und anderenteils von der durch die Diode 75 herbeigeführten zeitweisen Dämpfung des Verstärkers ab. Den Verlauf der Leitfähigkeitsänderungen innerhalb einer Pendelperiode Tq zeigt die Fig. 5. Die Zeiträume T₀ und Tp entsprechen den in Fig. 2 dargestellten Zeiträumen gleicher Bezeichnung. Im Zeitpunkt t₃ hat die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises einen sehr großen positiven Wert, den sie bis zum Zeitpunkt Z₄ beibehält. Während des Zeitraumes t₃-t_i findet die Spitzengleichrichtung der vom Netzwerk 68, 69 herrührenden pulsierenden Spannung in der Diode 75 statt, wobei die Diode durchlässig ist und eine stark dämpfende Wirkung auf den Resonanzkreis 36 bis 39 ausübt. Diese zusätzliche Dämpfung verhindert ein Übergreifen der in einer Pendelperiode erregten Schwingungen auf die nächste Pendelperiode.

Am Ende des Zeitraumes i_s-i₄, wenn die Diode 75 undurchlässig wird, bestimmt die vom Netzwerk 66, 67 herrührende sägezahhförmige Spannung die Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises, so daß diese sich während des übrigen Teiles der Pendelperiode linear von einem positiven Wert zu einem negativen Wert ändert. Die Amplitude der erwähnten sägezahnförmigen Spannung hat infolge entsprechender Ausbildung des Pendelspannungserzeugers eine solche Größe, daß der Zeitpunkt t._t, in welchem die Leitfähigkeit ihren Nullwert annimmt, vor die Mitte der Pendelpericde Tq fällt. Infolgedessen ergibt sich ein verhältnismäßig großer Zeitraum t-,-t_iS, in welchem eine Pendelrückkopplungsverstärkung stattfindet, so daß also die Neigung der Leitfähigkeitscharakteristik sehr klein ist, was eine ungewöhnlich hohe Spitzentrennschärfe des Verstärkers zur Folge hat. Da überdies die ganze Pendelrückkopplungsverstärkung in demjenigen Zeitraum t-_t-t_ts erfolgt, in welchem sich die Leitfähigkeit von ihrem Nullwert ausgehend bis zur Erreichung ihres größten negativen Wertes linear ändert, ist auch die allgemeine Trennschärfe des Verstärkers sehr gut.

In dem auf den Zeitpunkt i₍. folgenden Zeitraum Tp hat die Leitfähigkeit praktisch den Wert Null, und die im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen haben ihre größte Amplitude, die jedoch kleiner ist als die theoretische Sättigungsamplitude. Sobald nämlich die Amplitude der Schwingungen ihrem Sättigungswert zustrebt, wird die Begrenzungsdiode 41 durchlässig und verhindert das Erreichen der Sättigungsamplitude, indem ein Teil der sich infolge der Gleichrichterwiikung der Diode 41 in ihrem Belastungskreis 44 bis 47 ergebenden

6ü Spannung über don Widerstand 51 als Regelspannung zur Schwin·;: öhre 35 zurückgeführt wird. Beim Anwachsen der Pendehückkrpp'ungsverstärkung wild diese Regclspr.nnung größer und vermindert die Verstärkung, bei Abnehmen der Verstärkung nimmt j die Regelspannung ebenfalls ab und vergrößert die Verstärkung. Die Regelspannung stabilisiert daher die \^erstärkung und hält die größte Amplitude der im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen auf einem unterhalb des Sättigungswertes liegenden festen Wert. Infolgedessen kann das Steuergitter der Schwingröhre 35 im Verhältnis zur Kathode der Röhre niemals positiv werden, so daß also in der Schwingt öhre kein Gitterstrom fließen kann.

Obzwar die größte Amplitude der im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen konstant ist, ändert sich die Dauer des Schwingungsintervalles T_p in jeder Pendelperiode entsprechend der Modulation der dem Verstärker von der Zeichenquelle 80 zugeführten Spannung. Wenn diese Spannung beispielsweise amplitudenmoduliert ist und ihre Amplitude im Zeitpunkt i. der höchsten Empfindlichkeit des Verstärkers in irgendeiner Pendelperiode größer ist, als sie im gleichen Zeitpunkt der vorangehenden Pendelperiode war, so setzen die im rückgekoppelten Schwingungskreis erregten Schwingungen mit einer höheren Amplitude ein als vorhin, erreichen daher ihre größte Amplitude früher, und infolgedessen wird das Schwingungsintervall T_p länger, als es vorhin war. Bei Abnehmen der Amplitude der zugeführten Spannung tritt die umgekehrte Erscheinung ein. Demnach ändert sich also die Dauer desjenigen Z?itraumes, in welchem die erregten Schwingungen ihre größte Amplitude haben, in Abhängigkeit von der Modulation der zugeführten Spannung, so daß sich am Netzwerk 46,47 des Belastungskreises der Diode 41 eine sich entsprechend der Modulation der dem Verstärker zugeführten Spannung ändernde Spannung ergibt, welche im Niederfrequenzverstärker 49 verstärkt und dann dem Lautsprecher 50 zugeführt wird. Zwecks Vermeidung einer niederfrequenten Gegenkopplung wird die Zeitkonstante des Netzwerkes 44 bis 46, welche die Größs der zur Schwingröhre 35 zurückgeführten Regelspannung bestimmt, so bemessen, daß sie ein Mehrfaches der Pendelperiode beträgt.

Es wurde in Verbindung mit der Ableitung der Gleichung (14) erwähnt, daß die Spitzentrennschärfe des Verstärkers durch Verminderung der gesamten Pendelrückkopplungsverstärkung verbessert werden kann. Andererseits kann die allgemeine Trennschärfe des in Fig. 4 dargestellten Verstärkers durch Änderung der Anodenspannung der Schwingröhre 35 beeinflußt werden. In Fig. 6 ist die Kurve E₁ die normale Abstimmkurve des Verstärkers, während die Kurven£₂ und E₃ die sich bei einer zweimaligen Verminderung der Anodenspannung der Schwingröhre 35 ergebenden Abstimmkurven darstellen. Natürlich kann man dasselbe Ergebnis erzielen, wenn man an Stelle einer Verminderung der Anodenspannung der Kathode der Röhre eine Vorspannung zuführt, welche die Kathode stärker positiv in Bezug auf die Erde macht. Beide vorgenannten Maßnahmen haben auch eine Verbesserung des Verhältnisses zwischen der Zeichenspannung und der Gi-räuschspannung zur Folge, was darauf zurückzuführen sein dürfte, daß hierbei die-

Claims (8)

selbe Steilheit der Röhre bei schwächerem Anodenstrom und entsprechend verminderten Röhren Geräuschen erzielt werden kann. Wenn man den mit der Kathode der Dämpfungsdiode 75 verbundenen veränderlichen Widerstand 78 so einstellt, daß sein Widerstandswert unendlich groß ■ wird, wird die Diode 75 wirkungslos, da der Kondensator 77 sich dann nicht entladen kann. In diesem Fall erhält die in Fig. 5 dargestellte Leitfähigkeitscharakteristik die durch die Kurve C der Fig. 2 dargestellte Form. Dab:i muß aber zwecks Vermeidung des ÜbcTgreifens der erregten Schwingungen von einer Pendelperiode in die nächste die Pendelspannuiigsquelle so ausgebildet werden, daß der Zeitpunkt i- der größten Empfindlichkeit etwas hinter dem mittleren Z-'itpunkt der Pendelperiode zu liegen kommt. Die Schaltelemente des in Fig. 4 dargestellten Verstärkers können zweckmäßig wie folgt bemessen weiden: Röhre 35 die eine Hälfte einer Röhre der Type 12 AT 7, Röhre 60 die andere Hälfte der vorgenannten Röhre, Röhre 75 6 AL 5, Diode 41 Kristall Type 1 N 34, Kondensator 37 10 pF, Kondensator 38 15 pF, Kondensator 42 100 pF, Kondensator 43 50 pF, Kondensator 44 1000 pF, Kondensator 47 500 pF, Kondensator 63 3000 pF, Kondensator 62 15000 pF, Kondensator 67 1000 pF, Kondensator 70 10000 pF, Kondensator 76 0,01 Mikrofarad, Kondensator 77 100 pF, Widerstand 39 10000 Ohm, 4ü Widerstand 45 1000 Ohm, Widerstand 46 470000 Ohm, Widerstand 51 I Megohm, Widerstand 66 1500 Ohm, Widerstand 64 47000 Ohm, Widerstand 65 100 Ohm, Widerstand 68 330 Ohm, Widerstand 78 .' maximal 10 Megohm, ί ·Β 25 bis 250 Volt, Resonanzfrequenz des Schwingungskreises 36 bis 39 21,75 MHz, Resonanzfrequenz des Schwingungskreises ()i, 62 100 kHz. Obzwar die Erreichung der besten Spitzentrennschärfe und allgemeinen Trennschärfe die durch die Kurve C der Fig. 2 dargestellte sägezahnförmige Leitfähigkeitscharakteristik erfordert, kann eine gewisse Verbesserung bereits dadurch erzielt werden, daß man nur den sich über eine gewisse Strecke beiderseits des Nullpunktes ^1 erstreckenden Teil der Leitfähigkeitscharakteristik entsprechend gestaltet. Zu diesem Zweck muß zunächst die Neigung des dem Zeitpunkt I1 benachbarten Teiles der Leitfähigkeitscharakteristik klein sein, um eine gute Spitzentrennschärfe zu erzielen. Dann muß die Leitfähigkeitscharakteristik zu beiden Seiten des Punktes tx über diejenige Strecke geradlinig verlaufen, bei welcher die von dem geradlinigen Teil der Charakteristik zu beiden Seiten des Punktes ^1 eingeschlossenen Flächen eine Verstärkung bzw. Dämpfung darstellen, die einer vorausbestimmten Anzahl von Nepereinheiten entspricht. Dadurch kann die Bandbreite an der um dieselbe Anzahl von Neper unterhalb des Scheitelpunktes der Abstimmkurve gelegenen Stelle dieser Kurve wunschgemäß festgelegt werden. Pat ι·: ntaxsphcche:

1. Pendelrückkopplungsverstärker, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der die Pendel-Spannung bestimmenden Schaltelemente, daß die sich unter der Einwirkung der Pendelspannung ergebende periodische Änderung der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises des Verstärkers von positiven zu negativen Weittn zumindest während eines Teiles jed.r Pcnde'periode einen annähernd linear ansteigenden Verlauf hat und der Nullwert der Leitfähigkeit innerhalb der ersten zwei Drittel jeder Pendelperiode auftritt und daß die ganze Pendelrückkopplungsver-Stärkung während der annähernd linearen Änderung der Leitfähigkeit stattfindet.

2. Pendelrückkopplungsverstärker nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der die Pendelspannung bestimmenden Schaltelemente, daß der Nullwert der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises in der Mitte jeder Pendelperiode auftritt.

3. Pendelrückkopplungsverstärker nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der die Pendelspannung bestimmenden Schaltelemente, daß der Nullwert der Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises in der ersten Hälfte jeder Pendelperiode eintritt.

4. Pendelrückkopplungsverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Schaltelemente, welche eine sägezahnförmig verlaufende Pendelspannung liefern.

5. Pendelrückkopplungsverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rückgekoppelte Schwingungskreis während eines Teiles des Zeitraumes seiner positiven Leitfähigkeit in jeder Pendelperiode eine zusätzliche Dämpfung erfährt.

6. Pendelrückkopplungsverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Dämpfung des rückgekoppelten Schwingungskreises beim Beginn jeder Pendelperiode erfolgt.

7. Pendeh ückkopplungsverstärker nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den rückgekoppelten Schwingungskreis eine Diode angeschlossen ist, welche während eines Teiles des Zeitraumes der positiven Leitfähigkeit des rückgekoppelten Schwingungskreises in jeder Pendelperiode durchlässig gemacht wird.

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8. Pendelrückkopplungsverstärker nach Au- ' durch gekennzeichnet, daß ein Teil der gleich-

spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode von den die Pendelspannung liefernden Schaltelementen gesteuert wird.

gerichteten Ausgangsspannung des Verstärkers dem Steuergitter der Schwingröhre in einem solchen Sinne zugeführt wird, daß die Amplitude der im

g. Pendelrückkopplungsverstärker nach einem ' rückgekoppelten Schwingungskreis erzeugten oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, da- \ Schwingungen stabilisiert wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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