Empfangsanordnung. Die Erfindung betrifft eine Empfangs schaltung, in der eine Bremsfeldröhre als Empfangsgleichrichter wirkt.
Die sogenannte -Bremsfeldschaltung geht aus der bisher vorwiegend gewählten Röhren schaltung durch Vertauschender Elektroden potentiale hervor, indem ein Gitter ein hohes positives Potential erhält und zur Leistungs elektrode (Anode) gemacht wird, während die Aussenelektrode, die im folgenden als "Bremselektrode" bezeichnet werden soll, die Steuerung des Entladungsstromes über nimmt. Ausser dem genannten Gitter können auch noch weitere Hilfselektroden als Raum- ladegitter, Schirmgitter usw. Verwendung finden, ohne dass sich daraus neue Gesichts punkte ergeben.
Es ist bekannt, dass eine Drei- oder Mehrelektrodenröhre in Brems feldschaltung infolge der ausserordentlich scharfen Krümmung der Kennlinien als koch empfindlicher Gleichrichter (Bremsaudion) für Wechselspannungen aller Frequenzen verwendet werden kann. Bezüglich der Wirkungsweise der Brems feldröhre als Gleichrichter soll noch folgen des als bekannt vorausgesetzt werden.
Wenn in den Bremselektrodenkreis eine modulierte Wechselspannung eingeführt wird, so findet infolge der Krümmung der Bremskennlinie, welche die Abhängigkeit des Bremselektro- denstromes ib von dem Bremselektroden- potential eb angibt, eine Demodulation statt, wobei sich ein Richtstrom dib ausbildet.
Un ter der an eine Bremsfeldrölire zu stellenden Voraussetzung einer wenigstens annähernd konstanten und von den Potentialen der übri gen Elektroden weitgehend unabhängigen Emission der Kathode tritt dieser Richtstrom in gleicher Grösse, aber mit umgekehrtem Vorzeichen auch im Gitterkreis auf. Wenn man daher in den Gitterkreis einen beliebigen Widerstand B, einschaltet, kann an diesem eine der Modulationsfrequenz entsprechende Wechselspannung abgegriffen werden.
Der Richtstrom dib setzt sich aus zwei Kompo nenten zusammen, einerseits einem zur mitt- leren Amplitude der hochfrequenten Träger schwingung proportionalen Gleichstroman teil, anderseits einer der Modulation entspre chenden Wechselstromkomponente.
Erfindungsgemäss wird die im Brems elektrodenkreis zur mittleren Empfangs amplitude proportionale Gleichstromkompo nente des Richtstromes zur Regelung der Empfindlichkeit einer oder mehrerer Röhren der Empfangsanordnung benutzt. Zu diesem Zweck. kann in den Bremselektrodenkreis ein hochohmiger Widerstand eingeschaltet sein, an dem sich eine zum Richtstrom propor tionale Spannung ausbildet.
Da die Regel spannung nur in gleichem Masse wie die mitt lere Empfangsamplitude schwanken soll, wird dieser Widerstand sowohl für die Hoch-, als auch für,die Modulationsfrequenz zweck mässig kurzgeschlossen; die Schaltung kann dabei entweder derart sein, dass ein Konden sator den Ableitwiderstand überbrückt oder die Bremselektrode unmittelbar mit der Ka thode verbindet. Die aus der Erzeugung dieser Regelspannung abgeleiteten Wirkun gen sollen nunmehr anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist eine grundsätzliche Brems feldschaltung angedeutet. Der Gitterelek trode G wird über einen Nutzwiderstand 13y. von dem die Modulationsspannungen abge nommen werden, eine hohe positive Gleich spannung zugeführt, während der Bremselek trode B über den Widerstand R eine bei spielsweise schwach positive Vorspannung Tb erteilt wird.
In Fig. ? sind die Stromspannungsver- hältnisse im Bremselektrodenkreis dargestellt. Die als ib = f (eb) bezeichnete Kurve stellt die Bremsstromcharakteristik dar, während die gegen die Spannungsachse geneigte Ge rade
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die Stromspannungsbezie- hung am Widerstand R angibt. Nimmt man die Bremsstromcharakteristik il = f (eb) auf.
m ,ä, 'hrend in uleichzeiti-- :D verschiedene Hoch- frequenzspannungen an der Bremselektrode liegen, so erhält man ein Kennlinienfeld, in welchem die statische, also in Abwesenheit der Hochfrequenz aufgenommene Kennlinie I in einem der zugeführten Wechselspannung entsprechenden Mass verdreht ist (vergleiche II und III). Man sieht, dass die Widerstands gerade mit den verschiedenen Kennlinien an verschiedenen Punkten<I>A, A', A",
</I> welche den jeweiligen Arbeitspunkt darstellen, zum Schnitt kommt. Die Grösse der Änderung de,, des Bremspotentials hat man durch Wahl des Ableitwiderstandes B in der Hand. Sie ist offenbar am grössten, wenn R sehr hoch ist, und wird um so geringer, je kleiner 13 ist. wie die gestrichelt eingezeichnete und mit- telst einer geringeren positiven Vorspannung Eb' auf demselben statischen Arbeitspunkt z1 eingeregelte Widerstandsgerade erkennen lässt.
Die Verwendung eines sehr hochohmi- gen Widerstandes von beispielsweise 14'Ohm erfordert selbstverständlich eine Vergrösse rung der Vorspannung Eb. Man kann sich einen Mehraufwand an Spannungsquellen da durch ersparen, dass man die Bremselektrode über den Widerstand R unmittelbar mit dein positiven Pol der Gitterspannungsquelle ver bindet. In den Fig. 3 und d sind Schaltungen, bei welchen von diesem Vorschlage Gebrauch ge macht wird, dargestellt.
In Fig. 3 wird der Widerstand B durch einen Kondensator C1 überbrückt, welcher so bemessen ist, dass er auch für die Modulationsfrequenz einen ver- nachlässigba,r kleinen Wechselstromwider- stand darstellt. Die Eingangsspannung E wird an der angedeuteten Stelle in Reihe mit dem Kondensator Cl zugeführt.
In der Fig. 4 ist die Schaltung dahin gehend abgeändert, dass zwischen der Brems elektrode B und der Kathode ein nach den gleichen Gesichtspunkten bemessener Kon densator C." mit dem ein auf die Empfangs frequenz abgestimmter Schwingungskreis ES in Reihe geschaltet ist, zugeführt wird; die Eingangswechselspannung E kommt auch hier wieder zwischen der Bremselektrode und der Kathode zur Wirkung. Der Bremskreis widerstand B liegt in beiden Fällen an dem positiven Pol der Gitterspannungsquelle Es. Die Fig. 5 zeigt schliesslich eine Emp fangsschaltung für ultrakurze Wellen, bei der die Antenne A die Eingangsspannungen liefert.
Damit die Hochfrequenz nicht über deu hurzschlusskondensator C abfliessen kann, ist es zweckmässig, eine Drossel D vorzu sehen, welche jedoch für die Modulations- frequenz einen vernachlässigbar kleinen Wi derstand aufweisen muss.
Gemäss der Erfindung sollen nun die der dem Bremsaudion zugeführten Hochfrequenz- spannung proportionalen Spannungsänderun gVn de" zur automatischen Fa.dingkompensa- tion benutzt werden, indem zum Beispiel das sich über den Ableitwiderstand R einstellende Bremspotential eb gleichzeitig als mindestens teilweise Gittervorspannung für eine oder mehrere Röhren der Empfangsanordnung ver wendet wird.
Ein Beispiel einer praktischen Ausfüh- rl-nbsform der Erfindung ist in dem Schalt bild Fig. G dargestellt. Darin gelangen die von der Empfangsantenne t1 dem Eingangs kreis<I>Eh</I> zugeführten Hochfrequenzspan- nungen zunächst an das Gitter der Ex ponentialröhre V1,
wo sie verstärkt und mit- telst des Hochfrequenztransformators Z' auf die Bremselektrode des Bremsaudions V.- übertragen werden. Diese ist über einen Widerstand R zum positiven Pol der Gitter- spannungsquelle E,. abgeleitet.
Der nieder frequente Kurzschluss des Bremskreises wird durch die Kapazität C herbeigeführt, wobei der Widerstand der sekundären Transforma,- iorspule 8:; für die Modulationsfrequenz ver nachlässigt -erden kann.
Die am Konden sator C auftretenden Schwankungen des Bremspotentials dienen nun zur Steuerung der Gitterspannung der Hochfrequenzstufe 6'1, indem die Gitterv orspannung E" unmit telbar an dem Widerstand R oder einem Teile desselben abgegriffen wird, wobei durch eine Hilfsspannung Bm der Arbeitsruhepunkt der Röhre I', richtig einreguliert werden kann.
Je grösser die in Sam Bremsaudion auftre tende Hochfrequenzspannung ist, umso stär ker lädt sich gemäss Fig. \? der Kondensator C auf und umsomehr wird die Exponential- röhre V, negativ vorgespannt. Damit sinkt aber wieder ihre Verstärkung, so dass die Amplitude am Bremsaudion zurückgeht.
Man erkennt daraus, dass die Anordnung ausglei chend wirkt und bei passender Einstellung der Betriebsspannungen Schwankungen der Eingangsamplitude, wie sie bekanntlich durch Fadings auftreten, kompensiert.
In der beschriebenen Anordnung erfolgt die Kompensation nur dann in richtigem Sinne, wenn das Bremsaudion am untern Knick seiner Charakteristik arbeitet. Wird der Arbeitspunkt in das obere Krümmungs- gebiet verlegt, so lädt sich die Bremselek trode bei einfallender Hochfrequenz positiv auf, und die Verstärkung der Egponential- röhre wird erhöht, statt vermindert.
Die eben beschriebene Anordnung zeich net sich durch überaus einfachen Aufbau aus; ihre Reizschwelle kann durch Einbau einer Rückkopplung erheblich vermindert werden.
Mit besonders gutem Erfolg wird die Regelung im Gleichrichter selbst vorgenom men, indem die Empfindlichkeit der Gleich richtung in Abhängigkeit von der mittleren Trägerwellenamplitude beeinflusst wird.
Dies geschieht zweckmässig in der Weise, dass einer in die zur Gleichrichtung benutzten Entladungsbahre eingeschalteten Gitterelek trode eine von der Gleichrichterstrecke ge lieferte, der Trägerwellenspannung propor tionale Gleichspannung zugeführt wird. Auf diese Weise können die Vorstufen dauernd auf optimaler Verstärkungswirkung eingestellt bleiben, und es entfällt die Notwendigkeit, in diesen Stufen spezielle Röhren verwenden zu müssen.
Im nachfolgenden wird dieser Gedanke an zwei Ausführungsbeispielen der Erfin dung näher erläutert.
In der Fig. 7 ist eine sich selbst regelnde Bremsaudionschaltung dargestellt, bei der eine Röhre I' mit einer beispielsweise in direkt geheizten Kathode K, einer Brems elektrode B und zwei Gitterelektroden Ver- wendung findet. Das der Bremselektrode benachbarte Gitter<I>GA</I> erhält eine hohe posi tive Vorspannung, während der Bremselek trode B in bekannter Weise eine geringe posi tive oder negative Vorspannung erteilt wird.
Die vom Empfangsschwingungskreis E3 ge lieferten modulierten Hochfrequenzschwin- gungen werden zwischen Kathode und Brems elektrode zur Wirkung gebracht und auf dem niehtlinearen Teil der Bremskennlinie ib = (e,,) gleichgerichtet. Gleichzeitig wird der Kondensator C auf den Mittelwert der gleichgerichteten Wechselspannung E, auf geladen.
Die im Bremselektrodenkreis ent stehenden Richtströme übertragen sich durch Stromverteilung auf die Gitteranode<I>GA</I> und werden mittelst des Ausgangsübertragers T abgenommen. Die Bremselektrode B wird mit der Gitteranode<I>GA</I> zweckmässig durch einen Kondensator C" von einigen 100 cm Kapazität verbunden, wodurch erreicht wird, dass die Hochfrequenzspannung gleichzeitig auf die Bremselektrode und die positive Git teranode einwirkt.
Da die Kennlinien dieser beiden Elektroden infolge der zwischen die sen stattfindenden Stromverteilung derart verlaufen, dass eine Abnahme des Stromes der einen Elektrode einer Zunahme des Stromes der andern Elektrode entspricht, heben sich die hochfrequenten Stromänderungen gegen seitig ganz oder weitgehend auf, so dass die Belastung des die Steuerspannung liefernden Eingangskreises herabgesetzt wird. Die Dros sel D verhindert den Abfluss der Hoch frequenz in den Gitterkreis.
Der Arbeits punkt auf der Bremskennlinie wird durch den am Widerstand R entstehenden Span nungsabfall und der von dem die Gitterspan nungsquelle überbrückenden Spannungsteiler I' abgegriffenen Vorspannung Ew, bestimmt.
Um die erwähnte Lautstärkeregelung durchzuführen, wird die an dem Kondensa tor C entstehende Gleichspannung dem zwi schen Kathode K und Gitteranode<I>GA</I> an geordneten Regelgitter G zugeführt, wobei der gewünschte Arbeitspunkt noch durch die zusätzliche Vorspannung Eg. eingestellt wer den kann.
Sobald der Eingangskreis Es eine Hochfrequenzspannung liefert, treten fol gende Vorgänge auf: Durch den Richtstrom entsteht ein Spannungsabfall an dem Wider stand R, wodurch der Arbeitspunkt längs der für den Widerstand R gültigen Widerstands geraden durch das Bremskennlinienfeld wan dert. Gleichzeitig erhöht sich die Spannung an dem Kondensator C und dadurch ver schiebt sich die Vorspannung des Regelgit ters G in Richtung negativer Spannung.
Diese bewirkt infolge der Beeinflussung der vor der Kathode angesammelten Raumladung eine Abnahme des zur Gitteranode GA und Bremselektrode B übergehenden Elektronen stromes, so dass die Bremskennlinien flacher verlaufen oder, mit andern Worten, die Emp findlichkeit des Bremsaudions abnimmt. Da durch geht aber nicht nur die dem Ausgangs übertrager T zugeführte Modulationsspan- nungs-Amplitude zurück, sondern es sinkt auch die Spannung am Kondensator C so lange, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Durch passende Bemessung der verschie denen Schaltelemente, insbesondere von C und R, lässt es sich erreichen, dass die nieder frequente Ausgangsspannung unabhängig von der Amplitude der dem Eingangskreis ES zugeführten Trägerwelle konstant gehal ten wird, sofern die Eingangsamplitude einen durch die Reizschwelle der Anordnung gege benen Minimalwert überschreitet. Natürlich kann die an dem Kondensator C entstehende Regelspannung auch noch gleichzeitig zur Regelung von vor- oder nach geschalteten Verstärkerstufen in an sich be kannter Weise herangezogen werden, wo durch sich eine beträchtliche Erweiterung des Regelbereiches erzielen lässt.
Um das beschriebene Regelverfahren ein wandfrei durchzuführen, soll die Gitteranode <I>GA</I> eine möglichst geringe Rückwirkung auf den die Kathode verlassenden Elektronen strom ausüben. Es ist also notwendig, dass die Gitteranode einen möglichst geringen Durchgriff durch das Regelgitter besitzt. Dieser Zustand kann dadurch erreicht wer den, dass zwischen dem Regelgitter und der Gitteranode mindestens ein Schirmgitter an geordnet wird.
Eine weitere Verbesserung der erfin- dniigsgemässen Schaltung wird durch die @' erwe ndung einer Röhre mit vier Gitterelek troden, einer sogenannten Hexode, erzielt.
Zur Erklärung dessen wird auf die Fig. 8 verwiesen, in welcher dieselben Bezugs zeichen verwendet werden wie in Fig. 7, so fern es sich um die gleichen Teile wie dort handelt. Die Röhre Y enthält die aus dein früheren Beispiel übernommenen Elektroden K, <I>G, GA</I> und B. Zwischen der Gitteranode Cr A und dem Regelgitter G befinden sich zwei weitere Gitterelektroden, von denen die dem Regelgitter G benachbarte Elektrode SG, für welche die Bezeichnung "Sauggitter" ge braucht werden soll,
an eine konstante posi.- l,ive Spannung gelegt wird, während das der Gitteranode<I>GA</I> zunächst liegende Schirm gitter S auf dem gleichen oder einem wenig verschiedenen Potential wie die Kathode ge halten wird. Man kann sich die zwischen der Kathode K und der Bremselektrode B ver laufende Entladungsbahn in zwei Abschnitte zerlegt denken, welche in der Fig. 8 mit Rl und R., bezeichnet sind.
Der Teil R, stellt nichts anderes als eine in Abhängigkeit von rle r Spannung des Regelgitters G veränder liche Elektronenquelle für den Teil P.. dar, während die Strecke R, das Bremsaudion im eigentlichen Sinne verkörpert, wobei die Schirmelektrode S als Elektronenaustritts fläche wirkt, also gewissermassen die Rolle einer Kathode übernimmt.
Durch die ge wählte Elektrodenanordnung wird eine Rück wirkung der an der Gitteranode auftretenden Spannungen auf den Emissionsvorgang völ lig unterdrückt.