Anlage zum Empfangen drahtlos übermittelter Signale mit Hilfe eines Organes mit negativer Charakteristik und Gleichrichterwirkung. Die Erfindung bezieht sich auf eine An lage zum Empfangen drahtlos übermittelter Signale mit Hilfe eines Organes mit nega tiver Charakteristik und Gleichri_chterwir- kung.
Es sind schon Anlagen bekannt, die sich zum Empfangen drahtloser Signale eignen und die mit Hilfe eines Organes mit einer negativen Charakteristik arbeiten.
Unter einem Organ mit einer negativen Charakteristik oder Widerstandscharakteristik versteht man in dieser Beschreibung ein Or gan mit einem Stromkreis, an dessen Klem men, wenigstens innert gewissen Grenzen, die Spannung abnimmt bei wachsendem Strom und umgekehrt oder mit andern Wor ten: ein Organ, welches einen Stromkreis
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aufweist <SEP> für <SEP> den <SEP> dV <SEP> < 0. <SEP> Der <SEP> Wert <SEP> die- ses Ausdruckes entspricht einem rechnungs mässigen negativen Widerstand.
In einem solchen Stromkreis mit nega tivem Widerstand kann man die Grösse die ses Widerstandes messen, indem man. in Reihe mit jenem Teil des Stromkreises, in dem der negative Widerstand auftritt, eine regelbare Spannung anlegt, während man, zum Beispief durch einen Vorschaltwider- stand, den Zustand stabil macht, und die zu verschiedenen Spannungen gehörigen Strom stärken misst.
Ein Beispiel eines Organes mit negativer Widerstandscharakteristik ist eine Triode in der sogenannten Dinatronschaltung. Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung stellt schematisch ein solches Organ dar.
In Fig. 1 sind die Kathode 1, das Git ter 2 und die Anode 3 innerhalb= des luft dicht verschlossenen Gefässes 4 angeordnet, das zum Beispiel auf bekannte Weise hoch evakuiert sein kann.
Das Gitterpotential ist durch die Batterie 6 bestimmt, und das Anodenpotential ist durch die in Reihe geschalteten Batterien 7 und 8, bezw. den eingeschalteten Teilen die ser letzteren festgelegt. Bei einer geeigneten Wahl der Batteriespannungen werden die auf der Anode ankommenden primären Elek- tronen eine Anzahl sekundäre Elektronen aus der Oberfläche der Elektrode freimachen, -welche sekundären Elektronen nach dem Gitter gezogen werden, -wenn das Gitter potential höher ist als das der Anode.
Wird die der Batterie 8 entnommene Spannung ge steigert, so wird die Anzahl freiwerdender sekundärer Elektronen zunehmen, so dass der Strom im Anodenkreis abnimmt.
Im Anodenkreis, zum Beispiel zwischen den Punkten P und Q, tritt also ein nega tiver Widerstand auf, dessen Üharakteristik man finden kann, indem man der der Bat terie 8 entnommenen Spannung verschiedene Werte gibt und jedesmal Spannung und Strom mit Hilfe eines Voltmeters V und des Amperemeters A misst.
Andere Beispiele von Organen mit einer negativen Widerstandscharakteristik sind 1. Vorrichtungen, in denen eine Bogen entladung vorkommt.
2. Der sogenannte Kallirotron von Turner (beschrieben in Radio Review I, Seite 817 und folgende).
3. Der Negatron (beschrieben in Radio Review II, Seite 598 und folgende).
4. Die in der britischen Patentschrift Nr. 1.72320 beschriebenen Vorrichtungen mit einem Gitter nahe der Kathode und einem von ihr entfernteren zweiten Gitter, wobei der Stromkreis des erstgenannten Gitters den negativen Widerstand aufweist.
5. Eine Vorrichtung mit einer Ent ladungsröhre mit Glühkathode, Anode, Steuergitter und zwischen der Kathode und dem Steuergitter angeordnetem Hilfsgitter, das in bezug auf die Kathode ein positives Potential aufweist, und wobei die beiden Gitter derart verbunden sind, dass ihre Span- nungsschwankungen gleich sind. Von einer solchen Vorrichtung wird weiterhin noch die Rede sein.
Damit all diese Vorrichtungen sich un mittelbar zum Empfangen hochfrequenter Schwingungen eignen, müssen sie gleichrich ten können, so dass die niederfrequenten Schwingungen, mit denen die hochfrequente Tragwelle moduliert ist, oder die- durch In- terferenz erhalten werden, in einem Telephon oder ähnlichem Apparat hörbar gemacht wer den können.
Wenn die Vorrichtungen mit Entladungs röhren arbeiten, die mit einem Steuergitter versehen sind, so kann die Detektorwirkung auf bekannte Weise mittelst eines Gitterkon- densators mit Streuwiderstand erhalten wer den; bei Bogenentladung kann die gleichrich tende @Virhung erreicht werden, wenn man dafür sorgt, dass nur eine der beiden Elek troden zum Glühen gelangt, oder da.ss im all gemeinen die Entladung asymmetrisch ist.
Die Erfindung hat nun zum Zweck, eine Schaltung mit einem Organ mit negativer Mriderstandscharakteristik und mit Gleich richtung derart zusammenzusetzen, dass, wenn auf diese Schaltung eine von dem ein treffenden Signal induzierte E. M. I-. wirkt, sowohl die sehr hochfrequenten, wie die sehr niederfrequenten Schwingungen in grossem Masse verstärkt werden.
Gemäss der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass der Stromkreis mit negativem Widerstand des genannten Organes derart geschlossen ist, dass der Gesamtwider stand in demselben sowohl für bloss eine Hochfrequenz, die als Radioempfangs frequenz vorgesehen ist. als auch gleichzeitig für ein breites Gebiet von Niederfrequenzen praktisch auf 0 eingestellt werden kann.
Die erstgenannte Hochfrequenz wird also regelmässig diejenige der Trägerwelle bei Telephonieempfa.ng, bezw. diejenige der ein treffenden Schwingung beim Empfang von gewöhnlicher Hochfrequenztelegraphie sein.
Das breite Gebiet von Niederfrequenzen -wird in der Regel, insbesondere für den Fall der Telephonie, das Gebiet der hörbaren und der noch niedrigeren Frequenzen um fassen.
Bei den bisher üblichen Schaltungen hat man zwar für die zu empfangenden hoch frequenten Schwingungen den Gesamtwider- stand auf 0 eingestellt, dabei aber. um der Auswahl der zu empfangenden Hochfrequenz willen, Kreise erhalten, die für Nieder frequenz eine hol)(, Tmpcclanz aufweisen. Macht man gemäss der Erfindung den Wi derstand auch für die Niederfrequenzen nahe gleich 0, so können auch die niederfrequen ten Ströme sich besser entwickeln.
Der an die Klemme des genannten Or ganes geschaltete äussere Stromkreis kann einen Schwingungskreis aufweisen, der auf die Hochfrequenz abgestimmt werden kann und aus einer parallel ,geschalteten Kapazi tät und Selbstinduktion besteht, und ferner einen in Reihe mit diesem (Schwingungskreis angeordneten Ohmschen Widerstand, der we nigstens gleich dem auszugleichenden Wert des negativen Widerstandes gemacht werden kann und zu- dem ein Kondensator parallel geschaltet ist.
Zweckmässig wird ferner zu diesem Kon densator ein Ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet; die beiden genannten Ohmschen Widerstände sind vorzugsweise praktisch selbstinduktionsfrei auszugestalten.
Die Fig. 2 bis 4 der beigefügten Zeich nung stellen schematisch einige Ausfüh rungsformen von Anlagen nach der Erfin dung -dar.
Fig. 2 stellt eine Anlage nach der Er findung dar mit einem Stromkreis, der mit einem negativen Widerstand zwischen den Punkten P und Q in Reihe geschaltet ist, welcher negative Widerstand auf beliebige Weise erhalten werden kann.
In Fig. 3 ist eine Anlage dargestellt, bei der die Erfindung auf eine Entladungsröhre angewendet ist, die mit einer Glühkathode, einer Anode, einem. :Steuergitter und einem zwischen der Kathode und dem Steuergitter angeordneten Hilfsgitter versehen ist, wel ches in bezug auf die Kathode ein positives Potential aufweist.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungs- form: einer erfindungsgemässen Anlage, bei der der negative Widerstand zum Beispiel durch eine Bogenentladung erhalten wird.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage tritt der negative Widerstand zwischen den Punkten P und Q auf. In Reihe mit diesem negativen Widerstand sind ein aus einer Selbstinduktionsspule 10 und einer zu der- selben parallel geschalteten Kapazität 11 be stehender Schwingungskreis und ein Ohm- scher Widerstand 12 angeordnet, zu dem eine Kapazität 13 in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand 14 parallel geschaltet ist.
Bei dieser Anlage ist bei geeigneter Wahl der Grösse der Widerstände usw. der Gesamt widerstand im Stromkreis sowohl für die zu empfangende Hochfrequenz, wie zu gleicher Zeit für -die sehr tiefen, hörbaren Frequen zen auf 0 einstellbar.
Der Schwingungskreis 10, 11 wird auf die Frequenz der zu empfangenden, hoch- frequenten Schwingung, die darauf induzie rend wirkt, abgestimmt. Dieser Schwiu- gungskreis hat für die Niederfrequenzen, mit denen die Hochfrequenzen moduliert sind, einen Widerstand, der praktisch ver nachlässigt werden kann.
Wenn der Kon densator 13 eine verhältnismässig geringe Kapazität aufweist, so ist für die nieder frequenten Schwingungen der Widerstand des Stromkreises 12, 13, 14 praktisch gleich dem Ohmschen Widerstand 12; und man kann also für die niederfrequenten Schwin gungen den Gesamtwiderstand im Stromkreis gleich 0 machen, indem man dafür sorgt, dass der Widerstand 12 gleich dem absoluten Wert des negativen Widerstandes zwischen den Punkten P und Q ist.
Für die hochfrequenten Schwingungen, auf die der Stromkreis 10, 11 abgestimmt ist, beträgt der Ohmsche Widerstand dieses Stromkreises zwischen den Punkten A und
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<I>B: <SEP> <U>C</U> <SEP> ,.</I> <SEP> wobei <SEP> <I>L</I> <SEP> die <SEP> Selbstindnl:tion <SEP> der Spule 10, C die Kapazität des Kondensators 11 und r der geringe Ohmsche 'V4Tiderstand, der praktisch immer im Schwingungskreise vorkommt, ist.
Der Ohmsche Widerstand des Stromkreises 12, 13, 14 ist für die hoch- frequenten Schwingungen geringer als der Widerstand 12, da für die Hochfrequenz die Impedanz des Kondensators 13 wenig bedeutet. Es wird also einleuchten, dass bei geeigneter Wahl der Konstanten des Strom kreises 10, 11, sowie der Grösse des Wi derstandes 14 und der Kapazität 13, der Ge- Samtwiderstand im Stromkreise auch für die hochfrequenten Schwingungen gleich Null gemacht werden kann.
So erreicht man so wohl hochfrequente als niederfrequente Ver- stä.rkung mit Hilfe nur einer Vorrichtung mit einem negativen Widerstand.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage ist. es erwünscht, dass die Widerstände 12 und 1-1 induktionsfrei sind. Der Widerstand 1.1 ist speziell dazu vorgesehen, die infolge der Anwesenheit des Kondensators 13 für die hochfrequenten Schwingungen entstehende Phasenverschiebung so viel wie möglich zu beschränken: Gute Ergebnisse können aber auch schon erzielt werden, wenn nur ein Kondensator zu dem Widerstand 12 parallel geschaltet wird.
- Die zu empfangenden Wellen können bei- spiels-,veise auf eine nicht gezeichnete, zum Beispiel zwischen Punkt P und Punkt A vorgesehene Kopplungsspule wirken. Im sel ben Stromkreis kann zum Beispiel ein Hör teleplion mit parallel geschalteter Kapazität eingeschaltet sein.
In Fig. 3 sind innerhalb der Hülle 15, die zum Beispiel auf bekannte Weise hoch evakuiert ist, eine Kathode 16, eine Anode 19 und Gitter 23 und 24 angeordnet. Die Kathode 16 wird mit Hilfe einer Batterie 17 und eines Regelwiderstandes 18 auf die er forderliche Temperatur erhitzt. Die Anode 19 ist über eine Batterie 20 und ein Tele phon 21, zu dem ein Kondensator 22 paral lel geschaltet ist, mit der Kathode verbun den.
Das Steuergitter 23 und das Hilfsgitter 24 sind über einen Gitterkondensator 25 mit einander verbunden und ist auch ein Streu widerstand 26 vorgesehen. Ferner sind die beiden Gitter über einen Schwingungskreis 27, 28 und über einen regelbaren Ohmschen Widerstand 29, zu dem ein Kondensator 30 parallel geschaltet ist, mit der Batterie 20 leitend verbunden. Das Hilfsgitter 24 weist also in bezug auf die Kathode dasselbe Po tential auf wie die Anode 19.
Bei einer solchen Anlage tritt ein nega tiver Widerstand in den den beiden Gittern gemeinsamen Lampenstromkreis. also zum Beispiel zwischen Punkten P und Q, auf.
Der zwischen den Punkten P und Q an geordnete, oben beschriebene äussere Strom kreis bewirkt nun, dass der Gesamtwider stand in dem über P und Q verlaufenden geschlossenen Stromkreis für die Hochfre quenz, sowie für die hörbaren 1Ziederfrequen- zen auf Null eingestellt werden kann. Die modulierten, durch die Antenne 31 empfan genen Schwingungen werden also nicht nur, was der hochfrequente Teil anbetrifft, ver stärkt, sondern auch die durch die Detektion am Gitterkondensator auftretenden nieder frequenten Schwingungen werden in erheb lichem Masse verstärkt.
Da. sich der Strom im Anodenkreis in praktisch demselben Masse verändert wie der Strom im Kreise des Hilfs gitters 24, so werden also im Telephon 21 erheblich verstärkte niederfrequente Signale wahrgenommen werden.
Die Einrichtung des zwischen den Punk ten P und Q angeordneten Stromkreises stimmt im wesentlichen mit derjenigen nach Fig. 2 überein. Ein Unterschied be steht nun darin, dass die Teile 27, 28, 29 und 30 als regelbar dargestellt sind, was selbst verständlich für die Praxis erwünscht ist, und ferner, dass der Widerstand 14 fortgelas sen ist.
Bei. der in Fig. 4 dargestellten Anlage muss man sich zwischen den Punkten P und Q einen negativen )Viderstand denken, wie die ser zum Beispiel bei einer Bogenentladung auftreten kann und der also zum Beispiel von der Grössenordnung einiger Obme ist.
In diesem Falle enthält der Stromkreis die Selbstinduktion 37 und die mit ihr in Reihe geschaltete Kapazität 36, welch beide auf die zu empfangenden Hochfrequenzen a)
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so <SEP> abgestimmt <SEP> werden, <SEP> dalli <SEP> <I>co <SEP> L <SEP> =</I> <SEP> <B>co</B> <SEP> <U>1C</U> <SEP> für diese Frequenz. Für diese Frequenz bleibt von der Impedanz von 36 und 37 nur der kleine Ohmsche Widerstand 32 übrig, der praktisch immer vorhanden ist.
Parallel zu dem Kondensator 36 ist ein Stremviderstand <B>32)</B> angeordnet; der negative Widerstand zwischen 1' und Q ist durch eine Selbstinduktion 34, die für die Hochfrequenz einen sehr hohen Wert hat, und einen Wi derstand 35 überbrückt, der ungefähr gleich dem absoluten Wert des negativen Wider standes sein soll. Für die hochfrequente Schwingung kann der parallel zu dem nega tiven Widerstand angeordnete Stromkreis 34, 35 ausser Betracht bleiben und kann durch eine geeignete Wahl des Streuwider standes 33 der Gesamtwiderstand im Strom kreise auf 0 eingestellt werden.
Für die niederfrequenten Schwingungen ist der Gesamtwiderstand im Stromkreise annähernd gleich rs2 + rss <B>+</B> 2,35 <U>x</U> 9'meg r85 - rneg worin rss viel grösser ist als rs2, und rned = dem absoluten Wert des negativen Wider standes. In diesem Falle kann man den Ge samtwiderstand auf 0 einstellen, indem man rss etwas kleiner als rneg macht.
Es wird dabei vorausgesetzt, dass im unverzweigten Teil des Stromkreises einerseits eine von der zu empfangenden Welle herrührende E. M. K. und anderseits ein Empfangsorgan enthalten sind, die deutlichkeitshalber beide in Fig. 4 fortgelassen sind.