Verfahren und Lautstärkeregler zur automatischen Regelung der Verstärkung in Empfängern für modulierte Schwingungen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Rege lung der Verstärkung in Empfängern für modulierte Schwingungen.
Es hat sich in Empfängern mit automa tischer Regelung der Verstärkung des Trä- gcrfrequenzverstärkerteils herausgestellt, dass doch noch Lautstärkeschwankungen auftre ten, wenn der Bereich der empfangenen Zei- clienintensität sehr gross ist.
Solche restliche Lautstärkeschwankungen sind verhältnis- i m ässig el klein; so kann beispielsweise ein Ver- hältnis von 1000:1 in der Zeichen-Emp- fangsintensität eine Ausgangsveränderung von etwa 3 : 1 verursachen.
Es ist der Zwech dieser Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch welches die automatische Lautstärkeregelung weiter ver feinert werden kann, so dass das Verhältnis :,wischen maximaler und minimaler Aus gangsleistung weiter reduziert -werden kann. Dies kann gemäss der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Gleichspannungs- komponente des Gleichrichtereffektes durch ganze oder teilweise Anlegung an das Steuer gitter des Modulationsverstärkers dazu ver wendet wird, dessen Verstärkung zu regeln.
Die Erfindung wird durch die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbei spiele näher erläutert.
Fig. 1 ist die Schaltung eines Radio empfängers mit einer Antenne, einem Radio frequenzverstärker, einem Detektor und einem Hörfrequenzverstärker. Die erste Ra diofrequenzverstärkerröhre 10 ist eine Vier elektroden-Schirmgitterröhre; sie ist an die Antenne 11 durch ein Radiofrequenz-Kopp- lungssystem 13 gekoppelt, das einen Trans formator 14 mit der Primärwicklung 15 und der Sekundärwicklung 16 und einen verän derlichen Kondensator 17, der der Abstim inung dient, enthält.
Der Transformator ist so konstruiert. dass zwischen dem hochfre- quenzmässig auf geringem bezw. auf Null- potential gegenüber Erde befindlichen Ende (Niederpotentialende) der Primärwicklung und dem auf hohem hochfrequentem Poten tial gegenüber Erde befindlichen Ende (Hochpotentialende) der Sekundärwicklung eine wirksame Eigenkapazität 18, wie iu punktierten Linien angedeutet, existiert. Ein Widerstand 19 liegt parallel zur Primärwick lung.
Der Widerstand 19 und die Kapazität 18 bewirken, dass das Kopplungssystem eine im wesentlichen gleichförmige Übertragung über den abstimmbaren Frequenzbereich hat. Zwischen die Kathode der Röhre 10 und Erde ist die Kombination eines induktiven Widerstandes 20 und eines parallel dazu lie genden Kondensators 21 geschaltet, die so wohl im Gitterkreis, als auch im Anoden kreis liegt und den Zweck und die Wirkung hat, Rückkopplung zu erzeugen zur Er höhung der Empfindlichkeit des Verstärkers.
Die zweite Radiofrequenzverstärkerröhre 22, gleichfalls eine Schirmgitterröhre, ist mit der Röhre 10 durch einen abstimmbaren Kopplungstransformator 23 gekoppelt. Zwi- sehen die Kathode der Röhre 22 und Erde ist ein Widerstand 24 mit der parallel dazu liegenden Kapazität 25 geschaltet, um an dem Steuergitter der Röhre ein dauerndes Vorspannungspotential dadurch zu erzeugen, dass der Raumladestrom durch diesen Wider stand fliesst.
Eine Detektorröhre 26 vom Diodentyp ist mit der Trägerfrequenzverstärkerröhre 22 durch einen abstimmbaren Kopplungstrans formator 27 gekoppelt. Dieser Detektor und sein dazugehöriger Kreis arbeiten vorzugs weise als "Spitzen"-Detektor. Ihre Funktion ist, die Zeichenfrequenz gleichzurichten, nm eine Gleichstromkomponente und eine Modus lations- oder Hörfrequenzkomponente zu er zeugen, die den Frequenzen entspricht, mit denen die Radiofrequenz moduliert wird.
Die Detektorröhre kann zweckdienlicher weise eine Dreielektrodenröhre sein, bei der die Anode 28 und die Kathode 30 wie auf der Zeichnung miteinander verbunden sind, um eine einzige Kathode zu bilden, wobei die Anode auch als elektrostatischer Schirm wirken kann. Die Elektrode 30 stellt die Aus gangselektrode dar.
Der Transformator 2 7 umfasst drei Wicklungen, nämlich die Pri märwicklung 58, die im Ausgangskreis der Verstärkerröhre 22 liegt, die durch den Kon densator 60 abstimmbare Sekundärwicklung 59, die mit der Primär- und gleichfalls mit der Tertiärwicklung 31, die ihrerseits paral lel zu den Elektroden der Detektorröhre liegt, gekoppelt ist. Der Ausgangskreis des Detektors umfasst die Wicklung 31 des Transformators 2 7 und die Widerstände 3 ? und 33 in Serie zur Erde.
Zu dem Wider stand 33 kann ein Kondensator parallel lie gen, oder er kann eine Eigenkapazität haben, wie es durch die punktierten Linien als Ka pazität 34 angedeutet ist. Eine Kapazität 63 verbindet das untere Ende der Wicklung 31 mit der Kathode 29.
Die Kapazität 63 und die Widerstände 32 und 33 arbeiten zusammen, um die Gleich richtung hervorzubringen. Die Modulations- frequenzkomponente entsteht an der Kapazi tät 63 und die Gleichspannungskomponente entsteht an den Widerständen 32 und 33. Bei diesem Detektor wird eine sehr gute Pro portionalität zwischen der Modulationsfre- quenzspannung, der Gleichspannung und der Radiofrequenzspannung erreicht.
Der Ausgangskreis des Detektors oder ein Teil davon ist in Reihe mit der ersten Hörfrequenzverstärkerröhre 35 durch einen Kondensator 36, der mit einem Abzweig punkt des Widerstandes 33 und mit der Steuerelektrode 37 der Verstärkerröhre 35 verbunden ist, gekoppelt. Infolgedessen wird die Modulationskomponente der gleichgerich teten Spannung dem Gitter 37 zugeführt. Der verstellbare Kontakt zwischen dem Kon densator 36 und dem Widerstand 33 stellt einen durch Hand zu bedienenden Laut stärkeregler dar.
Die Verstärkerröhre 35 ist eine Exponentialröhre, die vier Elektroden hat, nämlich das Steuergitter 37, das Schirm gitter 38, die Kathode 39 und die Anode 40.
Die Verstärkerröhre 35 ist durch einen Hörfrequenztransformator 41 mit einer Fünfelektrodenröhre 42 gekoppelt, deren Ausgangskreis durch einen Transformator 43 mit der Zeichenaufnahmespule 44 eines Lautsprechers 6? gekoppelt ist. Eine das Brummen reduzierende Spule 60 liegt in be kannter Weise in Reihe mit der Zeichen aufnahmespule 44.
Zwischen dem Ausgangskreis des Detel- tors \?6 und der Steuerelektrode der ersten Radiofrequenzverstärkerröhre 10 ist eine automatische Lautstärkeregelungsleitung 61 vorgesehen. Diese Verbindung enthält einen Widerstand 45, der zwischen dem Nieder potentialende der Wicklung 31 und dem Niederpotentialende der Sekundärwicklung 16 des Radiofrequenztransformators 14 liegt.
Zwischen das Niederpotentialende der Wick lung 16 und Erde ist ein Kondensator 46 geschaltet, um einerseits die Vorspannung von der Erde fernzuhalten und anderseits den abstimmbaren Kreis 16, 17 zu schliessen. Alle automatischen Lautstärkeregelungsver- bindungen in allen Zeichnungen sind durch starke Linien kenntlich gemacht. Eine Zu- iialime in der Stärke der Zeichenspannung an der Antenne bewirkt eine Zunahme der Gleichstromkomponente, die über die Wider stände 32 und 33 im Detektorausgangskreis fliesst.
Diese Stromzunahme erhöht das nega tive Potential des Punktes 47 in bezug auf Erde, wodurch die negative Vorspannung des Steuergitters der Radiofrequenzverstär- kerröhre 10 erhöht wird. Die Zunahme der negativen Gittervorspannung setzt ihrerseits die Verstärkung des Verstärkers herab, so dass die gleichgerichtete Spannung am Aus gangskreis des Detektors um sehr viel gleich förmiger gehalten wird, als die Zeichen stärke in der Antenne während des Ab stimmprozesses.
Die Neonlampe 48 erfüllt die Funktion eines Resonanzindikators. Wenn das System auf Resonanz abgestimmt ist, wird dies da durch angezeigt. dass die Lichtintensität der Lampe 48 ihr Minimum hat.
Der Hörfrequenzverstärker 35 ist mit einem automatischen Lautstärkeregler ver sehen. In Fig. 1 besteht dieser aus einer Verbindung vom Punkt 49 über einen hohen Widerstand 50 zur Steuerelektrode 37. Ein hoher Widerstand 51 ist zwischen die Steuer elektrode 37 und Erde, um die geeignete negative Gittervorspannung an der Steuer elektrode aufrecht zu erhalten, geschaltet.
Es ist zu beachten, dass die Arbeitsweise des Hörfrequenz-Lautstärkeregelungskreises ana log jener des Radiofrequenz-Laütstärkerege- lungskreises ist und bewirkt, dass noch im Detektor vorhandene schwache Zeicheninten- sitätsschwankungen weiter herabgesetzt wer den. Irgendeine Zunahme des einheitlich ge richteten Stromes im Detektor ruft eine ent sprechende Zunahme der negativen Vorspan- nung an der Elektrode 37 der Röhre<B>35</B> hervor.
Automatische Lautstärkeregelungssysteme in Verbindung mit Hörfrequenzverstärkern sind bisher nicht allgemein verwendet wor den, weil ein Versuch, die Verstärkung des Hörverstärkers durch starke Erhöhung der negativen Vorspannung am Gitter stark her abzusetzen, im allgemeinen eine Verzerrung der Hörfrequenzzeichen infolge des Pendelns der Gitterspannung über den verhältnismässig scharfen untern Knick der Anodenstrom- Gitterspannungskurve der Verstärkercharak- teristik hervorgerufen hat.
Es hat sich in dessen herausgestellt, dass, wenn eine Röhre, die durch ein mehr allmähliches Abscheiden charakterisiert ist, in einer Hörfrequenzver- stärkerstufe verwendet wird, die Röhre ohne merkbare Verzerrung über einen beträcht lichen Bereich der Gittervorspannung arbei ten wird, vorausgesetzt, dass die Modulations- amplitude nicht zu gross ist. Die Modula tionsamplitude kann zu diesem Zweck durch die Verwendung von manuell betätigten Lautstärkere-,lern, wie beispielsweise der verstellbare Abgriff an dem Widerstand 33.
am Eingang der Hörstufe und durch voll automatische Regelung am- Radiofrequenz verstärker zugleich mit einer verhältnismässig hohen Hörfrequenzverstärkung innerhalb ge eigneter Grenzen gehalten werden.
Es bat sich gezeigt, dass die Egponential- röhre vollkommen befriedigend als Hörfre- quenzverstärkerröhre in Verbindung mit einer automatischen Lautstärkeregelung ver- wendet werden kann.
Wenn die unvollstän dige automatische Lautstärkeregelung vor dem Detektor 26 noch gestattet, dass die dein Detektor zugeführte Zeichenspannung schwach zunimmt, so wird eine erhöhte Hör frequenzspannung dem Gitter 37 der Röhre 35 zugeführt, aber zu gleicher Zeit die Git- tervorspanming negativer gemacht, wodurch die Verstärkung der Röhre herabgesetzt' wird.
Diese beiden Veränderungen können so eingerichtet werden, dass sie einander kompensieren, denn in Fig.1 wird ein linearer Zweielektrodendetektor verwendet, um dem Gitter 37 sowohl die Zeichen-, als auch die Vorspannung zuzuführen und deshalb diese im gleichen Verhältnis zu verändern. Auch ist der innere Widerstand zwischen der Anode 40 und der Kathode 39 so gross, dass die Verstärkung dieser Röhre proportional ihrer Steilheit ist. Deshalb ist die verstärkte Zeichenspannung proportional dem Produkt aus der zuzüglichen Gittervorspannung und der Steilheit.
Dieses Produkt ist abhängig von den Besonderheiten der benutzten Röhre und ihren Arbeitsspannungen. In Fig. 2 ist E, die Zunahme oder zuzügliche Gittervor- spannung in Volt, und G", ist die Steilheit in Mikroampere/Volt.
Die Kurven A und ss zeigen die Charak teristiken bei Verwendung zweier handels üblicher Exponentialröhren in einer Schal tung nach Fig. 1. Es ist augenscheinlich. dass das Produkt E,,G", verhältnismässig kon stant für einen Bereich von Werten ist, die der wechselnden Gittervorspannung entspre chen.
Das Produkt E,G," verändert sich nur innerhalb des Verhältnisses von 2 : 1, wäh rend G," im Verhältnis von mehr als 10 : 1 verändert wird. Mit andern Worten kann die Unvollständigkeit der automatischen Lautstärkeregelung, die dem Detektor vor angeht, so kompensiert werden, dass eine Veränderung von 10:1 in der Detektor spannung auf weniger als 2 : 1 in der Hör frequenzspannung reduziert wird.
Es ist zu bemerken, dass die Kurve A, die die Charakteristik der einen Röhre dar- stellt, für die automatische Lautstärkerege- lung etwas besser geeignet ist als die der andern Röhre, die durch ss dargestellt wird.
Die Gestalt dieser Kurven hängt von der Ruhegittervorspannung ab, und davon, ob die Vorspannung von einem Abgriff des Spannungsteilerwiderstandes der Vorspan- nungsquelle oder mittelst des Kathodenkreis widerstandes erhalten wird, und, wenn letz teres der Fall ist, ob der Widerstand mit einem Überbrückungskondensator für Hör frequenzen versehen ist oder nicht.
In einem Empfängermodell, wie es tat sächlich gebaut worden ist, haben sich die folgenden Werte für die Widerstände als befriedigend herausgestellt:
EMI0004.0043
Widerstand <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> U <SEP> megohm
<tb> " <SEP> 33-1 <SEP> "
<tb> 45'=1 <SEP> "
<tb> " <SEP> 50-2 <SEP> "
<tb> 51 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> " Ein befriedigender Wert für den Konden sator 63, um eine hinreichende Detektorwir- kung zu gewährleisten, ist 25 Microfarad.
Wenn die oben erwähnten Widerstands werte verwendet werden, wird vier Fünftel des ingesamt erreichbaren negativen Vor spannungspotentials vom Detektor dem Ra diofrequenzverstärker 10 und zwei Fünftel dem Hörfrequenzverstärker 35 zugeführt.
Das Kraftversorgungssystem für den Empfänger nach Fig. 1 ist von der üblichen Art. Es weist einen Netztransformator 52, einen Doppelweggleichrichter 53, einen Fil ter 54, die Widerstände 55 und 56 auf, quer zu denen die Potentiale für die Anoden und die Schirmgitter der Röhren abgenommen werden. Die Feldspule 57 des Lautsprechers 62 ist in der üblichen Weise in den Filter kreis geschaltet. Die Kathoden der Röhren werden indirekt durch Kathodenheizwicklun- gen geheizt.
Kapazitäten und Widerstände können in allen Teilen des Empfängers in der üblichen Weise verwendet werden, und zwar überall dort, wo ihre Amvesenheit den Empfänger verbessert. Fig. 3 zeigt den Lautstärkeregler in Ver bindung mit einem Superheterodyneempfän- ger. Der Superheterodyneempfänger umfasst eine Radiofrequenzverstärkerröhre 70, eine Oszillatormodulatorröhre 71,
eine Zwischen- f requenzvcrs tärlzerröhre 72, einen Zweielek- trodendetektor 73, einen Hörfrequenzverstär- ker 74 und eine Hörfrequenzkraftröhre75 vom Pentodenty p.
Das Kraftversorgungssystem 83 ist das Cbliche und ist mit einer Span- iiungsteilereinrichtung mit den Widerständen 81-, 8:5, 86 und 87 versehen, um die geeigneten Potentiale für die verschiedenen Elektroden der Röhren abzugeben.
Der Zweielektroden detektor 73 ist in einem Kreis angeordnet, der dem der Zweielektrodenröhre 26 in Fig. i ziemlich gleich ist mit der Ausnahme, daf, .
der Eingangstransformator 76 für die Zwei elektrodenröhre nur zwei Wicklungen hat; von denen sowohl die Primär-, als auch die Sekundärwicklung abstimmbar ist.
Das automatische Lautstärkeregelungs- system ist in starken Linien gezeichnet und iimfasst die Widerstände 32 und 33 in Serie zwischen dem Niederpotentialende der Se kundärwicklung des Transformators 76 und Erde, in der gleichen Art wie die gleich bezeichneten Widerstände in Fig. 1. Die Iiautstärl@eregelungskreise vom Detektor kreis zu den verschiedenen geregelten Röh ren sind an dem Punkt 7 7 angeschlossen.
Der Lautstärkeregelungskreis 61 für den Ra diofrequenzverstärker enthält den Wider stand 79 und ist dem Radiofrequenz-Laut- stärkeregelungskreis in Fig. 1 gleich. Die Lautstärkeregelungskreise 80 für den Zwi- schenfrequenzverstärker und 81 für den Hör frequenzverstärker sind über den Widerstand 82 mit dem Punkt 7 7 verbunden.
An dem von dem Punkt 77 entfernten Ende des Wi derstandes 82 ist die Verbindung 80 zu dem Niederpotentialende der Sekundärwicklung des Eingangstransformators der Röhre 7 2 geführt, so dass dem Gitter dieser Röhre ein automatisch geregeltes Vorspannungspoten- tial aufgedrückt wird. In gleicher Weise wird durch die Leitung 81 zwischen dem Widerstand 82 und der Steuerelektrode der Röhre 74 über den Widerstand 50 die Ver bindung hergestellt; ein Widerstand 51 ist zwischen die Steuerelektrode und Erde ge schaltet. Diese Hörfrequenz-Lautstärkerege- lungsschaltung ist der in Fig. 1 gezeigten gleich.
Werte für die Widerstände der automa tischen Lautstärkeregelungskreise, die sich als befriedigend in dieser Art von Empfän gern herausgestellt haben, sind:
EMI0005.0058
Widerstand <SEP> 32 <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> megolim
<tb> 33=1 <SEP> >,
<tb> " <SEP> 79=2
<tb>
<tb> " <SEP> 82=4 <SEP> "
<tb> " <SEP> 50=4 <SEP> "
<tb> " <SEP> 51=2 <SEP> " ,Mit diesen Widerstandswerten wird die volle negative Vorspannimg dank dem Gleich potential quer zum Widerstand 33 dem Radiofrequenzverstärker aufgedrückt; drei Fünftel des vollen Potentials erhält der Zwi- schenfrequenzverstärker und ein Fünftel der Hörfrequenzverstärker.
Das automatische Lautstärkeregelungs- system nach Fig. 3 kann auch folgende Wi derstandswerte aufweisen:
EMI0005.0067
Widerstand <SEP> 32 <SEP> = <SEP> 0,1 <SEP> megohm
<tb> <SEP> 33=1 <SEP>
<tb> " <SEP> 79=2 <SEP> "
<tb> " <SEP> 82=2 <SEP> "
<tb> " <SEP> 50=4 <SEP> "
<tb> " <SEP> 51=1 <SEP> " Wenn die obigen Widerstandswerte ver wendet werden, kommt die volle negative Vorspannung an das Gitter der Radiofre- quenzröhre, zirka 70 % an das Gitter der Zwischenfrequenzröhre und zirka<B>157,</B> an das Gitter der Hörfrequenzröhre.