4szillator-Modulator. Die vorlie--ende Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator-Modulator, insbesondere für Superheterodyn-Empfänger.
In einem Zwischenfrequenzempfänger wird das Signal oder die Trägerfrequenz in eine feste Zwischenfrequenz verwandelt, die dann durch besonders konstruierte Verstär ker mit. einer von der Frequenz des empfan genen Signal.; unabhängigen, praktisch gleichförmigen Ausgangsverstärkung ver stärkt wird. Gewöhnlich wird dabei die Frequenz der ankommenden Signalströme mit einem örtlich erzeugten Strom, dessen Fre quenz von der Frequenz der empfangenen Signale um einen bestimmten Betrag ab weicht, überlagert oder moduliert.
Diese Frequenzdifferenz ist die Frequenz der Zwischenfrequenzströme, der die Zwischen- frequenzverstärker entsprechen müssen.
Es ist vorgeschlagen worden, eine einzige Thermionenröhre zu gebrauchen, um die ört- liehen Schwingungen zu erzeugen und die an kommen:len Ki#-nalströme zu modulieren.
In- dessen ist es schwierig, da die Frequenz, auf die die Empfänger- und Oszillatorkreise ab gestimmt werden, über ein breites Band vari iert, einen Oszillator-Modulator herzustellen, der einerseits eine Überlastung des Gitter kreises durch zu hohen Gitterstrom und da durch bewirkte Verzerrungen vermeidet, an derseits eine befriedigend konstante Leistung an allen Punkten seines Abstimmbereiches aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, .dass bei einem Oszillator-Modulator mit einer Drei- oder Mehrelektrodenröhre die Rück kopplung durch gleichzeitige Anwendung magnetischer und kapazitiver Kopplung so gewählt ist, dass im ganzen Abstimmbereich ;
die dem Gitter der Röhre zugeführte Span nung der Oszillatorsehwingung in Kombina tion mit der empfangenen Signalspannung eine Summenspannung am Steuergitter der Röhre -ergibt, durch welche im ganzen Fre quenzbereich eine praktisch konstante Lei stung erzielt und die Selektivität des Gitter- eingangskreises infolge Gitterstromes um einen gewünschten Betrag vermindert wird, jedoch so, dass praktisch noch keine Verzer rungswirkungen bezüglich der empfangenen Signale auftreten.
Die Selektivität des Gittereingangskrei- ses muss um einen gewünschten Betrag. ver mindert werden, weil es sonst nicht möglich wäre, die Empfänger- und Oszillatorkreise über die ganze Bandbreite abstimmen zu können. Durch die vorliegende Erfindung wird dies erreicht, ohne dass .der Gitterkreis durch hohen Gitterstrom belastet wird und ,dadurch Verzerrungen entstehen können, noch seine Leistung an allen Punkten seines Abstimmbereiches unbefriedigend bleibt.
In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Os- zillator-Modulator-Anordnungen dargestellt.
Eine Oszillatorröhre 11 (Fig. 1) ist mit .dem abgestimmten Eingangskreis 13 verbun den, der die Induktivität 15 und den variablen Kondensator 17 enthält. Die In duktivität 15 kann induktiv mit der Induk- tivität 19 gekoppelt sein, die die Ausgangs induktivität einer Radiofrequenzverstärker- stufe oder die Antennen-Induktivität des Empfängers sein kann. Der abgestimmte Gitterkreis 13 ist mit der Kathode 21 der Röhre 11 über den Widerstand 23 und die Kathoden-Induktivität 25. verbunden.
Eine Kapazität 27 liegt parallel zum Widerstand 23, um die Hochfrequenzströme kurzzu schliessen.
Der Ausangskreis der Röhre 11 enthält eine Ausgangsinduktivität 29, die mit der Induktivität 31 induktiv in Verbindung steht; diese gehört zum Kreis 33, der durch .den Kondensator 35 auf die Zwischen frequenz abgestimmt wird, die durch die Kombination der örtlich erzeugten Schwin- b ing und .der ankommenden Signale durch die Modulatorröhre 11 entsteht. Dieser Kreis kann mit einer Zwischenfrequenzvenstärker- röhre, die nicht gezeigt ist, verbunden sein.
Der Ausgangskreis, der durch einstellbare Kondensatoren 37 und 39, die hintereinander geschaltet parallel zur Induktivität 29 lie- gen, abgestimmt wird, wird ebenfalls in Re sonanz mit der Zwischenfrequenz gebracht.
Der Oszillatorkreis 42 besteht aus der In duktivitEt 43, dem Kondensator 39 und dem veränderlichen Kondensator 45. Die Induk- tivität 43 ist induktiv mit der Kathoden- Induktivität 25 gekoppelt, um die Oszillator- schwingung in den Eingangskreis der Röhre 11 zu liefern.
Der Schwingkreis ist mit dem Ausgangskreis zweifach gekoppelt, einmal durch die Kopplung der Induktivität 47, die in diesem Schwingungskreis liegt, mit der Induktivität 43, und dann durch die Kapazi tät 39, die dem Ausgang- und dem Os- zillatorkreis gemeinsam ist.
Die Gleichspannungen liefert die Batterie 49, die mit der Anode der Röhre 11 über die Induktivität 29 verbunden ist. Die Batterie 49 ist durch den Kondensator 41 überbrückt. Das Schirmgitter der Röhre 11 steht mit einem Zwischenpunkt der Batterie 49 in Ver bindung, um dem Schirmgitter das passende Potential zu geben.
Der Signaleingangskreis 13 und der Schwingkreis 42 werden gleichzeitig durch eine gemeinsame Drehvorrichtung der Kon densatoren 17 und 45 abgestimmt. Die bei den Kreise sind so eingestellt, dass ihre Re sonanzfrequenzen stets um einen im wesent lichen gleichen Betrag, nämlich den der Zwischenfrequenz voneinander abweichen. Die zwei Abstimmkondensatoren 17 und 45 haben generell den gleichen Kapazitäts bereich. Die Oscillatorfrequenz wird dadurch höher gemacht, dass die Spule 43 von nie driger Induktivität ist als die Spule 15.
Mit dieser Veränderung allein jedoch würde die Frequenzdifferenz mit der Resonanzfre quenz des Signaleingangskreises schwanken. Daher wird die Differenz bei höheren Sig nalfrequenzen dadurch vermindert, dass die tatsächliche lHinimalkapazität des Konden- sators 45 und seines zugehörigen Kreises wenig grösser als diejenige des Kondensators 17 und seines zugehörigen Kreises gemacht wird.
Gleicherweise wird die Differenz bei niedrigeren Signalfrequenzen durch Ein schalten des festen Kondensators 39 in .Serie mit dem Kondensator 45 erhöht. Durch. ge eignete Auswahl der Oszillator-Elemente 45, 39 und 43 gegenüber dem Signalkreis 1.3 wird die Frequenzdifferenz an drei Punkten des Abstimmbereiches absolut gleich der Zwischenfrequenz gemacht.
Ausgleichskondensatoren können parallel zu einem oder beiden Kondensatoren 17 und 45 verwendet werden.
Die Schaltung arbeitet folgendermassen: Der Eingangskreis 13 wird auf die an kommenden Signalfrequenzen abgestimmt und gibt auf das Gitter der Röhre 11 ein gegenüber dem Potential der Kathode 21 schwankendes Potential. Der selbstvorspan nende Widerstand 23 unterhält die geeignete Vorspannung des Gitters, so dass die Röhre 17. als Modulator oder Detektor wirkt. Die auf das Gitter aufgedrückten Spannungen veranlassen eine Schwankung im Anoden strom, der durch die Ausgangsinduktivität fliesst, und eine entsprechende Schwankung im Kreis, der die Kondensatoren 37 und 39 und die Induktivität 47 enthält.
Die Induk- tivität 47 steht in induktiver Beziehung zu der Induktivität 43, so dass ein Schwingungs strom in dem Schwingkreis 42 hervorgerufen wird. Die Frequenz dieses Schwingungs stromes wird durch den Kondensator 45 be stimmt. Die Schwingungsspannung als Folge der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Induktivitäten 43 und 47 vermindert sich bei Abnahme der Frequenz, auf die der Kreis 42 abgestimmt ist.
Die rückgekoppel ten Spannungen aber, die durch den Kon densator 39 auf den Kreis 42 aufgedrückt werden, erhöhen sich bei Frequenzabnahme. Diese zwei Kopplungen sind so proportio niert, dass eine im wesentlichen gleichmässige Rückkopplung im ganzen Abstimmbereich des Oszillators erreicht wird.
Der Kathodenwiderstand 23, der sich im Anoden- und Gitterkreis befindet, übt eine regulierende Wirkung auf die Röhre 11 aus. Mit andern Worten: Wenn der Anodenstrom zu gross wird, dient .die Vorspannung, wel che durch den Fluss des Anodenstromes in dem Widerstand 23 entsteht, dazu, das Git- ter um so viel negativer zu machen, dass der Gitterstrom mit Rücksicht auf die Verzer rungen einen noch zulässigen Höchstwert nicht überschreitet.
Die Kopplung zwischen den Induktivi- täten 43 und 25 ist so eingestellt, dass die Summe der Spannungen, die auf das Gitter durch die Oszillatorspannung und das ein- treffende Signal aufgedrückt werden, stets die genannte Gitterstromgrenze einhalten. Wenn ein zu starker Gitterstrom entstehen würde, würde die Röhre 11 durch den gan zen Frequenzbereich hindurch, in dem der Kreis abgestimmt werden kann, übersteuert werden.
In Fig. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Nummern wie in Fig. 1 bezeichnet. Diese Schaltung ist der in Fig. 1 ähnlich, ausgenommen, dass das Schirmgitter mit dem Schwingungskreis über die Konden satoren 40 und 39 hochfrequenzmässig ge erdet ist. Ausserdem enthält der Gitterkreis eine aus Widerstand 22 und Kondensator 28 bestehende Verzweigung, um Gitter- detektion zu erhalten. Die Ausgangsinduk- tivität 29 wird auf die Zwischenfrequenz abgestimmt durch den verstellbaren Konden sator 3.7.
Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist derjenigen in Fig. 1 ähnlich. Die Kontrolle des Gitterstromes, derart, dass einerseits Überlastung verhindert wird, anderseits ein geringer Gitterstrom stets vorhanden ist, hängt allein von der gleichmässigen Kopp lung zwischen den Induktivitäten 25 und 43 ab. Es ist zu beachten, dass der ganze Anodenstrom für Ausgangszwecke in dieser Schaltung ausgenutzt werden kann, da das Schirmgitter die Rückkopplungsspannung be schafft.
Fig. 3 ähnelt Fig. 2 darin, dass die Rück kopplung zum Schwingkreis vom Schirm gitter aus erfolgt. In dieser Figur, in der gleiche Teile durch gleiche Bezeichnungen wie in den Fig.1 und 2 benannt sind, hat die Röhre 11 ihr Gitter 12 von dem abgestimmten Kreis 13 durch den Kondensator 18 isoliert. Das Schirmgitter ist mit dem Schwingkreis 42 durch den Kondensator 40, die Induk- tivität 47 und den Kondensator 39 hoch frequenzmässig zur Erde gekoppelt.
Das Schirmgitterpotential wird durch den Wi derstand 50, der mit dem Hochspannungs ende der Batterie 49 verbunden ist, beschafft. Die Schwingspannungen werden dem Gitter- kreis der Röhre 11 über den Kondensator 26, der direkt mit dem Gitter 12 verbunden ist, zugeführt. Die geeignete Gittervorspan- nung wird durch den Gitterableitungswider- stand 22, der mit der Kathode 21 verbunden ist, erzielt.
Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist ähnlich derjenigen von Fig. 2. Indessen gibt es keine Regulierungswirkung wie in Fig. 1; die richtige Arbeit der Schaltung wird durch die Erzielung der gleichförmigen Rückkopplung zum Schwingkreis, ähnlich wie in Fig. 2 , und durch die geeignete Aus wahl des Kondensators 26 und der Gitter ableitung 22 erhalten.
Durch die richtige Auswahl - dieser Elemente wird das Gitter 12 vera-nlasst, eine solche Spannung anzu nehmen, dass einerseits .durch Gitterstrom die Selektivität um einen gewünschten ge ringen Wert vermindert wird, anderseits aber der Gitterstrom einen Wert niemals überschreitet, bei dem ernstliche Verzerrun gen der Empfangsschwingungen auftreten. die Begrenzung der Oszillatorspannung, die auf das Gitter 12 aufgedrückt werden kann, bewirkt eine gleichmässige LTbertragung aller Signalfrequenzen durch die Röhre 11. Die Kondensatoren 17 und 45 der Kreise 13 und 42 werden gleichzeitig bedient.
In Fig. 4, in der gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, wie in den vorangehenden Figuren, hat der Modu- lator 11 einen abgestimmten Gitterkreis 13, einen abgestimmten Anodenkreis und einen Oszillatorkreis 42. Der Gitterkreis ist mit dem Gitter und der Kathode verbunden. Letztere Verbindung geht über den selbst vorspannenden Widerstand 23, zu dem der übliche Ableitungskondensator 25 im Neben schluss' liegt. Der Widerstand hat ausser der üblichen Funktion, die Vorspannung des Gitters gegenüber der Kathode herzustellen, noch die Funktion, die Anodenspannung zu regulieren und zu begrenzen.
Der Wider stand liegt nicht nur im Gitterkreis, sondern auch im Anodenkreis; auf diese Weise ruft eine Zunahme der Gitterspannung, die dazu neigen könnte, den Modulator zu überlasten, eine Z@.anahme des Anodenstromes und eine Veränderung der Gittervorspannung hervor, die die Tendenz hat, den Anodenstrom her abzusetzen.
Der Anodenkreis enthält den abgestimm ten Ausgangskreis 28, der mit der Hoch spannungsquelle 49 verbunden ist, parallel zu der der Radiofrequenzüberbrückungskonden- sator 41 liegt.
Der Schwingkreis 42 ist zur Erregung durch den verstellbaren Kondensator 36 mit dem Anodenkreis gekoppelt. Die vorliegende Kopplung zwischen Anoden- und Schwing kreis ist bereits in Verbindung mit den vor angehenden Figuren beschrieben worden.
Der Schwingkreis 42 ist direkt mit einem Hilfsgitter der Oszillatormodulator-Röhre 11 verbunden, wodurch diesem Gitter die Oszil- latorfrequenz aufgedrückt wird. Diese sich ändernde Spannung dient zur Beeinflussung der Anodenimpedanz der Röhre und dadurch dazu, die modulierte Zwi#-ehenfrequenz zu bilden.
Die Kondensatoren 35, 36, 37 und 39 sind alle verstellbar gemacht. Die Kondensatoren 35 und 37 sind so angepasst, dass sie die Kreise 33 und 28 auf die Zwischenfrequenz abstimmen; der Kondensator 39 ist verstell bar gemacht, um die Anpassung der Kreise 13 und 42, wie es oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden ist, zu ermög lichen; der Kondensator 36 ist verstellbar, um die Erregung des Schwingkreises geeig net regulieren zu können.
Im vorliegenden sind mehrere Schaltun gen beschrieben worden, die das gleiche Re sultat erreichen, nämlich die .Summenspan nung aus Oszillator- und Eingangsempfangs spannung auf einem solchen Betrag zu erhal ten, dass die Selektivität um einen gewünsch ten Betrag infolge Gitterstromes verringert wird, ohne dass unzulässige Verzerrungen auftreten, und eine konstante Leistung des Empfängers über den gesamten Abstim mungsbereich zu erzielen.
Da in den Figuren Schirmgitterröhren gezeigt worden sind, muss darauf hingewiesen werden, dass an ihrer Stelle auch andere ge eignete Röhren, unter Umständen gewöhn liche Dreielektrodenröhren eingesetzt werden können.
Wenn die beschriebene Oszillator-Modu- latoren auch hauptsächlich für Zwischen frequenzempfänger bestimmt sind, in denen der Gitterkreis mit dem Eingang eines Emp fängers oder dem Ausgang einer Radio frequenzverstärkerröhre, und der Anoden kreis mit einem auf die Zwischenfrequenz abgestimmten Kreis gekoppelt ist, so kann er doch in einigen andern geeigneten Schal tungen verwandt werden.
Es mag darauf hingewiesen werden, dass die oben beschrie- benen Oszillator-Modulatoren, die sich be sonders brauchbar in R.adiofrequenzschaltun- gen gezeigt haben, sich bezüglich ihrer Grundgedanken ebenfalls in Verbindung mit Vakuumröhrenschaltunggen, die mit irgend einer Frequenz arbeiten, verwenden lassen.
So können sie beim Empfang von R.adio- frequenzsignalen in Verbindung mit Hetero- dyn-, Selbstheterodyn- oder Autodynmetho- den, in. denen der Oszillator-Modulator eine Hörüberlagerung erzeugt, gebraucht werden.