Einrielitung zur Regelung der Güte der Tonwiedergabe in Empfangsanlagen für tonmodulierte Trägerwellen. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Güte der Tonwiedergabe in Empfangsanlagen für ton modulierte Trägerwellen.
In einem Radioempfänger werden bei maximaler Empfindlichkeit störende, zi schende Töne höherer Hörfrequenzen ver nommen. Bei einem automatisch leistungs- f,esteuerten Empfänger sind die zischenden Geräusche, wenn die Verstärkung automa tisch gesteigert wird, wie zum Beispiel beim Abstimmen auf einer Seite eines Rundfunk zeichens, beim Abstimmen von Station zu Station oder beim Empfang .eines schwachen Zeichens, ziemlich unangenehm. Ausserdem sind die statischen Störungen und Geräusche hoher Hörfrequenzen, die wiedergegeben werden, wenn der Empfänger bei maximaler Empfindlichkeit arbeitet und nicht auf irgend ein Zeichen abgestimmt ist, gleich falls ziemlich unangenehm.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Regelung der Güte der Tonwiedergabe in Empfangsanla gen für tonmodulierte Trägerwellen zu schaffen, durch welche die Güte der Ton wiedergabe störende Frequenzen automatisch gedämpft (das heisst in ihrer Stärke vermin dert oder ganz beseitigt) werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele erfindungsgemässer Einrichtungen dar gestellt.
Fig. 1 gibt eine schematische Darstellung eines Radioempfängers mit automatischer Tonsteuerung; Fig. 2a zeigt eine @andtonsteuerungsein- richtung, Fig. 3b eine automatische Tonsteuerungs- einriehtung; Fib: 3 zeigt einen Superheterodyne-Radio- empfänger, der automatische Leistungssteue rung und automatische Tonsteuerung enthält und der einen einzigen Detektor -zur Erzeu gung der Hörfrequenzen und der Steuer gleichspannungen benutzt;
Fig. 4 ist eine Darstellung der Schaltung des Empfängers der F'ig. 3; Fig. 5 zeigt die Schaltung eines Super heterodyne-Empfängers, der einen getrennten Detektor zur Regelung der Tätigkeit der Ton steuerung enthält.
In Fig. 1, die eine schematische Darstel lung eines Radioempfängers ist, sind die An tenne 10 und Erde 11 mit dem Radio frequenzverstärker 12 verbunden, dessen Aus gang mit dem Detektor 13 verbunden ist. Der detektierte Ausgang ist über den Ton- steuerkreis 17, der später beschrieben wird, mit :dem Hörfrequenzverstärker 14 verbun den, durch den die detektierten Zeichen, die der Lautsprecher 15 wiedergibt, verstärkt werden.
Ein zweiter Detektor 16 zur Steue- rung der automatischen Tonsteuerung 17 ist zu dem ersten Detektor 13 parallel ge schaltet.
Im Betrieb werden die modulierten Ra- dio@frequenzströme durch das Antennenerd- system 10 bis 11 empfangen und dem Radia- frequenzverstärker zugeleitet. Der Ausgang des Verstärkers 12 ist mit den beiden De tektoren 13 und 16 verbunden. Der Detektor 13' bringt die Hörfrequenzströme hervor und leitet sie über die Tonsteuerung 17 dem Hör frequenzverstärker 14 zu. Der Ausgang des Hörfrequenzverstärkers 14 ist mit dem Laut sprecher 15 verbunden.
Die Tonsteuerung 17 regelt die getreue Wiedergabe der Hör frequenzen, die auf 15 wirken, und hat eine Frequenzdämpfungseharakteristik, die, wie später erklärt wird, von dem Wert eines Gleich strompotentials abhängig ist, das als Steuer spannungsdienst und aus -dem Detektor 16 abgeleitet wird. Der Detektor 16 wird mit Radiofrequenzenergie von dem Radiofre- quenzverstärker 12 gespeist. Dieser Detektor ist so eingestellt, dass er einen dauernden Gleichspannungswert erzeugt, der ,der Ampli tude der Trägerwelle, die auf seinen Ein gang wirkt, proportional ist.
So. ergibt sich, ,dass- bei Empfang eines starken Zeichens die Gleichspannungsleistung des Detektors 16 gross' und daher die Frequenzdämpfungscha- rakteristik der Tonsteuerung 17 anders ist, wie wenn ein. sehwaches Zeichen empfangen wird, bei :dem die Gleichspannungsleistung des Detektors 16 klein ist. Auf diese Weise ist durch: die Elemente 16 und 17 die Quali tät der Zeichen, die dem Lautsprecher 15 zu geführt werden, von der Stärke der empfan genen Zeichen abhängig gemacht.
In Fig. 2a führen -die Leitungen 22 bis 24 und 23. bis 25 einen Hörfrequenzstrom, ähn lich demjenigen, der durch die Leitungen zwischen -dem Detektor 13 und dem Hör frequenzverstärker 14 der Fig. 1 geht. Diese Zeichnung zeigt eine Schaltung, die der Handtonsteuerung, die allgemein im mo dernen Radioempfänger zur variablen Dämp fung der hohen Hörfrequenzen gebraucht wird, ähnlich ist. Diese Schaltung zwischen ,den Leitungen 22 bis 24 und 23 bis 25 ent hält einen Kondensator 26 und einen an gezapften Widerstand 27.
Der Teil des an- gezapften Widerstandes 27, der in Serie mit dem Kondensator 26 zwischen den Leitun gen 22 bis 24 und 23 bis 25 liegen soll, wird durch den Abgriffsohalter 28 ausgewählt. Wenn der Schalter 28 so, eingeschaltet ist, dass der ganze Widerstand 27 in Serie mit dem Kondensator 26 eingeschaltet ist, hat der Nebenschlussweg, der den Kondensator 26 und den Widerstand 27 enthält, praktisch keine Wirkung, und die Zeichen, die an den Klemmen 22 und 23 ankommen, werden den Klemmen 24 und 25 frei ohne Dämpfung übermittelt.
Wenn indessen der Schalter 28 so. eingeschaltet ist, dass er nur einen kleinen Teil des Widerstandes 27 einschaltet, wird ein Nebenschlussweg geschaffen, der die Spannung bei den höheren Hörfrequenzen, die den Klemmen 22 und 23 zugeführt wer den, dämpft, und zwar stärker als- bei den niederen Frequenzen. Die Grösse der Dämp fung hängt von den Werten des Konden- sators 26 und dem Teil des Widerstandes 27, .der dann in dem Nebenschlussweg liegt, ab.
Fig. 2b veranschaulicht die Schaltung der Tonsteuerung 17 der Fig. 1. In diesem Kreis ist ein Nebenschlussweg vorgesehen, -der den Kondensator 26 und die Impedanz der-Röhre <B>29</B> zwischen den Leitungen 22 bis 24 und 23 bis 25 enthält, die den Ausgang des Detek tors 13 mit dem Eingang es, Hörfrequenz verstärkers 14 verbinden. Die Frequenzdämp- fungscharakteristik :dieses Nebenschlussweges wird durch Veränderung der Gitterspan nung der Röhre 29 gesteuert.
Die Gitterspan nung wird, wie später erklärt wird, durch die Leistungen des Detektors, 16 (Fig. 1) be stimmt. Wenn das Potential, das an den Klemmen 31 und 32 liegt, hoch ist und von geeigneter Polarität, um 31 negativ in bezug auf 32 zu machen, ist der Röhrenwiderstand gross und er Dämpfungseffekt,der Tonsteue rung vernachlässigbar. Wenn diese Potential differenz zwischen 31 und 32 niedrig ist, ist .der Widerstand des Anodenkathodenweges niedrig, und die höheren Frequenzen werden entsprechend gedämpft.
Die Anode und Kathode der Röhre 29 werden mit geeigneten Arbeitspotentialen von nicht gezeigten Quellen beliefert. Die Impe danz 30 ist zwischen der Anodenpotential quelle und der Anode der Röhre 29- ein geschaltet, um die Impedanz dieses Parallel weges von dem Kondensator 26 zur Leitung 23 bis 25 über die Anodenspannungszufüh- rung höher zu machen als die Impedanz des Anodenkathodenweges der Vakuumröhre,,da mit der Anodenkathodenwiderstand den Ne benschluss der hohen Hörfrequenzströme steuern kann. Eine Drossel oder irgendein: Filter, das eine hohe Impedanz für alle Hör frequenzen bietet, kann an die Stelle des Wi derstandes 30 gesetzt werden.
Wenn die Tonsteuerung, die in Fig. 2b gezeigt ist, in den Kreis 17 der Fig. 1 ein geschaltet ist wird die Gleichspannungs- leistung des Detektors 16 den Klemmen 31 bis 32 zugeführt und so gepolt, dass; die Klemme 31 gegenüber Klemme 32 negativ ist. Auf diese Weise ist, wenn ein starkes Zeichen empfangen wird und eine grosse Gleichstromspannung in dem Ausgang des De tektors 16 entstanden ist, der Widerstand der Röhre 29 hoch, und die Hörfrequenzzeichen im Ausgang des Detektors 13 gehen ohne Dämpfung zum Hörfrequenzverstärker 14.
Wenn indessen die ankommenden Zeichen schwach sind, ist die Potentialdifferenz im Tonsteuereingang so niedrig, dass die Ton steuerung tatsächlich die höheren Hör frequenzströme dämpfen wird.
Wenn auch andere Formen der Tonsteue rung, die die Hörfrequenzen in einer andern Art relativ zur Stärke,der ankommenden Zei chendämpfen, behandelt werden, so. ist es doch klar"dass, die beschriebene Form, die die höheren Hörfrequenzen entsprechend dem Schwächerwerden der empfangenen Zeichen zunehmend dämpft, eine bevorzugte Form ist.
Der Grund dieser Bevorzugung ist der, dass beim Empfang schwacher Zeichen der Empfänger im allgemeinen mit maximaler Empfindlichkeit arbeitet, und mehr statische und fremde Geräusche vorhanden sind, deren störender Ton durch Dämpfung der höheren Hörfrequenzen stärker als der niederen Hör frequenzen reduziert werden kann. Dies ist insbesondere richtig, wenn der Empfänger auch mit einer automatischen Leistungssteue rung ausgerüstet ist und die Empfindlichkeit infolgedessen, wenn schwache oder überhaupt keine Zeichen empfangen werden, auto matisch vergrössert ist.
Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung stellt einen Superheterodyneempfänger dar, der eine automatische Verstärkungsregelung be sitzt. In dieser Figur sind ähnliche Teile gleich wie in. Fig. 1 und 2 bezeichnet. Die Leistung des Radiofrequenzverstärliers 12 wird einem Modulator oder ersten Detektor 19 zugeführt, dem ferner Hachfrequenz- schwingungen, erzeugt :
durch den Oscillatar 21, zur Kombinierung mit den empfangenen Radiofrequenzzeichen und zur Erzeugung der Zwischenfrequenzzeichenströme geliefert wer ,den; letztere :Ströme werden weiterhin :durch einen Zwischenfrequenzverstärker 201 ver stärkt. Die Leistung des Zwischenfrequenz verstärkers 20 wird .dem zweiten Detektor 13' zugeleitet.
Der Detektor 13' ersetzt die beiden Detektoren 13 und 16 der Fig. 1 und seine Leistung wird der Tonsteuerung 17, die ähnlich,der von Fig. 1 ist, und dem Filter 18 zugeleitet, dessen Leistung sowohl die Cha rakteristiken der automatischen Tonsteuerung 17 steuert, wie auch die Verstärkung des Radiofrequenzverstärkers 12 und des Zwi- schenfrequenzverstIrkers 20. Die Ströme, die durch die automatische Tonsteuerung gehen, werden durch den Hörfrequenzverstärker 14 verstärkt und durch den Lautsprecher 15 wiedergegeben.
Der Oscillator 211 liefert dem Modulator 19 Energie von einer Frequenz, ,die von den ankommenden Zeichen der Trä gerfrequenz um die Zwischenfrequenz, auf ,die der Zwischenfrequenzverstärker ab gestimmt ist, differiert. Auf diese Weise führt der Modulator 19 dem Zwischen frequenzverstärker 20 die modulierte Zwi- ssshenfrequenz zu.
Der Detektor 13' liefert die gewünschten Hörfrequenzzeichenströme, die über die Ton steuerung 17 dem Hörfrequenzverstärker 14 zugeführt werden. Ebenso schafft er eine der empfangenen Trägerwelle proportionale Gleichspannung und führt sie dem Filter 18 zu. Der Filter 18 hat den Zweck, irgend welche Hör- oder andere Frequenzkomponen- ten aus der Leistung des. Detektors zu be seitigen, ,damit die variable Gleichspannung proportional der Amplitude der empfangenen Trägerwelle wird.
Wie in der Technik der automatischen Leistungssteuerung bekannt, wird die Verstärkerwirkung der Vakuum röhren, die die Radiofrequenz- und Zwischen frequenzverstärkungsstufen zusammensetzen, leicht durch eine Gleichspannung, die an die Steuergitter der Verstärkerröhren angielegt wird, gesteuert.
Diese Vorspannung wird im allgemeinen durch Gleichrichtung der Lei stung des Zwischenfrequenzverstärkers und durch Anlegung der resultierenden Gleich spannung oder einer davon erhaltenen propor tiona1 veränderlichen Spannung an die Steuer- gitter entstehen.
Diese Spannung wird so, ge polt, dass, die Gitter der gesteuerten Ver stärkungsröhren in bezug auf deren Katho- ,den im Verhältnis, zur Amplitude des emp. f angenen Zeichens negativ werden. Die Empfindlichkeit des Empfängers wird gerin ger, wenn die ankommenden Zeichen stark sind, steigt jedoch, wenn die ankommenden Zeichen schwach sind.
Nach dieser bekannten Methode ist also gezeigt, wie die Gleichstromspannungslei- stung des Filters 18 dem Radiofrequenzver- stärker 12; und dem Zwisehenfrequenzver- s,tärker <B>2'0</B> zugeführt wird, um die Leistung dieser Verstärker zu steuern und so auto matische Leistungssteuerung zu bewirken.
Indessen wird zur selben Zeit die Gleich stromleistung des Filters. 1,8 der Tonsteue- rungseinrichtung 17 zugeleitet, um ihre Dämpfungscharakteristik zu regeln, so dass, wenn schwache Zeichen empfangen werden, die höheren Hörfrequenzen entsprechend ge; dämpft werden. In dieser Figur ist die Ton steuerung als von der Art der Fig. 2b an genommen.
In den !beiden Fig. 1 und 2 befindet sich das. Tonsteuerungsgerät 17 in der Leitungs führung zwischen ,dem zweiten Detektor und dem Hörfrequenzverstärker. Es ist indessen klar, dass die Tonsteuerung ebenso gut zwi schen d em Hörfrequenzverstärker 14 und dem Lautsprecher 15 oder an irgendeinem sonst geeigneten Punkt im Hörfrequenzteil des Empfängers eingesetzt werden kann.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Super- heterodyne-Radioempfänger ähnlich dem der Fig. 3; entsprechende Teile sind mit den selben Bezugszeichen versehen. Indessen sind in dieser Zeichnung der zweite Detektor, die automatische Leistungssteuerung, das Ton steuersystem und der erste Hörfrequenzver- stärker im Einzelnen gezeigt.
Das durch das Antennen-Erde-System. 10111 empfangene und durch den Ra-dio frequenzverstärker 12 verstärkte Zeichen wird in dem Modulator 19 durch die Über- lagerungseriergie, die durch den Oszillator 21 erzeugt wird, in Zwischenfrequenzströme um geformt.
Die Zwischenfrequenzströme werden durch den Zwischenfrequenzverstärker 20 verstärkt und werden der Vakuumröhre 36 des Detektorsystems 13' durch den Transfor mator 33-34, dessen .Sekundärteil 34 mit ,dem Kondensator 35 abgestimmt ist, zu- geführt.
Der Detektor 13' arbeitet wie ein Dioden- Detektor. Aus dem Detektor entstehen: die Hörfrequenz- und Gleichstromkomponenten an den Widerständen 39, und 38, während Hoch- und Zwischenfrequenzströmedurch den Kondensator 37 zur Erde abgeleitet wer den. Die Verbindungen 40 und 41 liefern ein der empfangenen Trägerwelle proportionales Gleichstrompotential zu den Steuergitternder Vakuumröhren in den Verstärkern 12 und 20. Hierdurch kann die Verstärkung dieser Verstärker automatisch gesteuert werden.
Die Widerstände 44 und 45 dienen als Sperren, um eine Rückführung von Hör- und Radio frequenzkomponenten in die Kreise der Ge räte 12 und 20 zu verhindern.
Die Verbindung 42 führt die durch den Detektor 13 erzeugten Hörfrequenzspannun- gen zum Hörfrequenzverstärker 14, wo. sie verstärkt und dem Lautsprecher 15 zugeführt werden. Die erste Vakuumröhrenstufe des Verstärkers 14 ist im einzelnen gezeigt und enthält die Vakuumröhre 50 mit ihren Ein gangskreiselementen. Diese bestehen aus dem Widerstand 46 und dem Kondensator 48, die von dem Eingang der Verstärkerröhre 50 Hochfrequenz- und Gleichstrom fernhalten, aus dem Leistungssteuerungswiderstaud 49 und der Vorspannungsbatterie 52.
Der Vor spannungsbatterie 52 liegt,der zwischen das Ende des Widerstandes 49 und die Kathode der Röhre 50 geschaltete Kondensator 51 pa rallel. Irgendein geeigneter Betrag der Spa.n- riungsschwankungen, .die über dem Leistungs- steuerungswiderstand 49 vorhanden sind, kann auf :das Gitter .der Verstärkerröhre 50 durch den veränderlichen Kontakt 49' auf gedrückt werden.
Der Ausgang der Ver- stärkerröhre 50 enthält den Primärteil des Ausgangstransformators 53, den Widerstand 5'6 und die Hochpotentialquelle 54. Der Wi derstand 56 und die Hochpotentialbatteize 54 sind für Hörfrequenzströme durch den Kondensator 57 kurzgeschlossen.
Die Hörfrequenzleistung der Verstärker röhre 50 wird dem durch 5,8 dargestellten, verbleibenden Teil des Hörfrequenzverstär- kers durch den Transformator 53 übermittelt. Die Leistung des Verstärkers 58 wird durch den Lautsprecher 15 wiedergegeben. Im Nebenschluss mit dem gerade be schriebenen Leitungsweg befindet sich die Tonsteuerröhre 29 und der Kondensator 26, die einen Nebenschluss zwischen der Anode und der Kathode der Verstärkerröhre 50 bilden.
Die Tonsteuerröhre 29 ist ähnlich der jenigen in Fig. 2b; ihr Gitter ist mit den: Git- terenders der Widerstände '3:8 und 39 durch die Verbindung 43, die den Widerstand 47 enthält, verbunden.
Die Batterie 54 liefert für die Röhren 29 und 50 die Anodenpotentiale. Die Verbindung zwischen :der Anode der Röhre 50 und der Batterie 54 geht über den Primärteil des Ausgangstransformators 53 und den Wider stand 56. Die Anodenspeisung zur Röhre 29 geht über den Widerstand 30, und der Teil der Batterie 54,' der im Anodenkreis lder Röhre 29 liegt, ist durch den Kondensator 53 für Hochfrequenzströme kurzgeschlossen. Der Widerstand 30 hat im Vergleich zu dem Anoden-Kathoden-Widerstand der Röhre 29 eine hohe Impedanz.
Es ist klar, ass, wenn das Gitter der Röhre<B>29</B> gegenüber ihrer Kathode zu nehmend negativ wird, das heisst, wenn das über den Widerstand 3.9 entwickelte und dem Gitter von 29durch die Verbindung 43 und .den Widerstand 47 zugeführte Gleichpoten tial ansteigt, der Anoden,-Kathoden-,Weg der Röhre 29 widerstandsmässig grösser wird und .die Hörfrequenzen im Ausgang der Röhre 50- dem Verstärker 58 mit grösstmöglichster Treue übermittelt werden.
Wenn ein kleines oder gar kein Gleichstromvorspannungspoten- tial von dem Widerstand 39 dem Gitter der Tonsteuerröhre 29 zugeführt wird, ist der Anoden- Kathoden-Widerstand der Röhre 29 klein, und die höheren Hörfrequenzen werden im Ausgang der Verstärkerröhre 50 über den Kondensator 26 und :die Tonsteuerröhre 29 kurzgeschlossen.
Im Nebenschluss' mit dem automatischen Tonsteuerungsweg liegt ein Handtonsteue- rungskreis, der den Kondensator 26' und den veränderlichen Widerstand 29' enthält. Durch ,den Widerstand 29' kann die Impedanz die ses Weges so eingestellt werden, dass der <B>J</B> Ton .der durch den Lautsprecher 15 wieder gegebenen Zeichen dem Geschmack des Hörers ohne Rücksicht auf die Empfindlich keit des Empfängers entspricht.
In Verbindung mit der Schaltung der Fig. 4 ist zu beachten, dass !die verschiede nen Widerstände 44, 45, 46 und 47, zusam men mit Kurzschlusskondensatoren, die nor malerweise in den Verstärkereinheiten 12 und 20 enthalten sein würden, der Filtereinheit 18 in Fig. 3 entsprechen.
Die Batterien 52, und 54 sind als eine Quelle der Anoden und Gitterpotentiale für .die verschiedenen Röhren, die in diesem Emp fänger vorhanden sind, gezeigt worden. Es ist selbstverständlich, dass die durch die Battt-- rien 52 und 54 gelieferten Potentiale in einem handelsüblichen Radioempfänger durch das gebräuchliche Kraftnetz geliefert -werden können.
Fig. 5 stellt einen Empfänger ähnlich dem in Fig. 4 dar. Ähnliche Teile sind mit ,denselben Bezugszeichen versehen. Es sind in dieser Figur zwei Detektoren 13' und 16' vorgesehen. Der Detektor 13' dient zur De- tektierung der Hörfrequenzzeichen und zur Erzielung der automatischen Leistungsrege lung und ist ähnlich wie Detektor 13' in Fig. 4 geschaltet, mit der Ausnahme, dass die Potentiale für die automatische Leistungs regelung von dem einzigen Gitterwiderstand 38 erhalten werden,
wobei .die -#7orspannungs- potentiale für die beiden Verstärker 12 und 20 denselben über die Widerstände 44 und 45 zugeführt werden. Auch in dieser Schal tung wird die Hörfrequenz, die vom Hör frequenzverstärker 50 geliefert wird, von einem Zwischenpunkt an,dem Widerstand 38 abgenommen. Der automatische Tonsteuer detektor 16' ist von der gebräuchlichen Di- odentype, der seine Eingangsleistung über die Verbindung 59 vom Primärteil des Ausgangs transformators des Zwisohenfrequenzver- stärkers 26 empfängt.
Diese Verbindung ent hält den Kopplungskondensator 60. Ein Wi derstand 38' ist im Diodenkreis. eingeschaltet; dessen Niederpotentialende ist mit dem Gitter ,der Tonsteuerröhre 29 verbunden. Die Ton- steuerröhre <B>29</B> und ihre Schaltung ist die gleiche wie in Fig. 4. Fig. 5 hat keine Hand tonregelung, könnte aber mit einer solchen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, ausgerüstet sein.