CH178907A - Schaltungsanordnung zum Empfang elektromagnetischer Schwingungen. - Google Patents

Description

      Schaltungsanordnung    zum Empfang     elektromagnetischer        Scbwingungen.       Eine     D:@iiiodulation    erfordert die Bildung  der     Kombinationsfrequenzen    aus Träger  frequenz und     Seitenbandfrequenzen    bei ton  modulierten Sendern, aus     Send_        erfrequenz    und       Üherlagerungsfrequenz    bei     ungedämpften     und     unmodulierten    oder getasteten Sendern.

         Die    Bildung der Kombinationsfrequenz tritt       -stets    ein, wenn eine     multiplikative        Wirkung     der beiden     Ursprungsspannungen    verschie  dener Frequenz aufeinander erfolgt.

   Dies ist  am einfachsten dadurch zu erreichen, dass  man das empfangene     Frequenzgemis,ch    auf  eine     Vorrichtung    mit     nichtlinearer,    vorzugs  weise quadratischer     Strom-Spannungs-Bezie-          hung    einwirken     lässt.        (Kri.stalldetektor,        Au-          dion,    Diode, Richtverstärker usw.)       Allen        in        dieser        Weise     Anord  nungen haften     Nachteile    an,

       .die    durch die       erfindungsgemässe        Schaltungsanordnung    ganz  oder teilweise vermieden werden, wie aus  der     iiachfolc;eiirlen        Beschreibung    von Ausfüh  rungsbeispielen der     Erfindung        hervorgeht.       Eine im wesentlichen rein     multiplikative     Einwirkung zweier Spannungen aufeinander       ohne    nichtlineare     Beziehung    zwischen Ano  denstrom und jeder einzelnen Gitterspannung  ist mit einer     Mehrbitterröhre        möglich,    wenn  sie so     geschaltet    wird,

   dass sich die Steilheit  
EMI0001.0044  
   der     Anodenstromkennlinie,    bezogen auf  das eine     CTitter,    durch die Spannung an einem  zweiten Gitter     einstellen    lässt. Dies ist unter  anderem bereits bei einer     Doppelgitterröhre     in     Raumladungszerstreuungs.s,chaltung    inner  halb eines     gewissen    Gebietes der     Raum-          ladungszerstreuungsspannung    erreichbar, wo  bei man allerdings in Kauf nehmen     muss,    dass  das auf positivem Potential befindliche       R.aumladuncszerstreuungsgitter    .Strom führt  und Leistung verbraucht.  



  Dieses Gebiet liegt zwischen schwach po  sitiven Werten der     Raumladungszerstreuungs-          spannung,    bei denen die     "absaugende"    Wir  kung des     Zerstreuungsgitters    einsetzt. als      unterer Grenze und dem Zustand -der Sätti  gung, - bei dem alle emittierten Elektronen  aus dem Bereich der Kathode     "abgesaugt"     werden, als oberer Grenze. Bei der üblichen  Anwendungsart von Röhrenschaltungen mit       Raumladungszerstreuung        arbeitet    man prak  tisch bei völliger Aufhebung der Kathoden  raumladung, also im Sättigungsbereich.

   Zur  Erreichung des vorliegenden Erfindungs  zweckes muss den üblichen     Werten    gegenüber  die     Raumladungszerstreuungsspannung    her  abgesetzt werden, um     unterhalb    .der Sätti  gungsgrenze zu verbleiben     (Vergl.    dazu:.       Barkhausen,    Lehrbuch der Elektronenröhren,  Band 1, IV. Auflage,     Fig.    53, insbesondere  die Kennlinien     Ja,   <I>-</I>     F(U")    für     U..1    = 8 und  10 Volt).  



  Noch geeigneter ist eine     Schutzgitter-          röhre,    bei -der zwei     Gitter        als        Steuergitter          wirken    und sowohl zwischen den beiden       Steuergittern,    als auch zwischen dem von der  Kathode entfernteren Steuergitter und der  Anode je ein Schutzgitter angeordnet ist     (S,     und     S.,    in     Fig.    1). Eine derartige Röhre mit  mindestens vier Gittern ermöglicht eine be  sonders vorteilhafte Verwirklichung des Er  findungsgedankens und liegt den in der  Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie  len zugrunde.

   In     .diesem    Falle kann die Steil  heit der     Anodenstromkennlinie,    bezogen auf  das eine Steuergitter, durch die Spannung am  andern Steuergitter (Hilfsgitter) verändert  werden. Um die unerwünschte     Kombinations-          frequenzbildung    innerhalb der dem Steuer  gitter zugeführten Schwingungen zu vermei  den, sollen die Spannungen an den Röhren  elektroden dabei so gewählt werden,

       dass    zum  mindesten an einem von den Eingangsschwin  gungen     gesteuerten        Gitter    nur im     wesent-          licben    lineare Gebiete der     Anodenstronzkenn-          linie,    bezogen auf die     Steuergitterspannung,     ausgesteuert werden. Will man auch am     an-          rlern    Steuergitter (Hilfsgitter) die Bildung  von     Kombinationstönen    oder höheren     Rar-          monischen    vermeiden, so ist diese Bedingung  sinngemäss auch auf die Verhältnisse am  Hilfsgitter auszudehnen.

   Für eine     unverzerrte     Abbildung .des Produktes der beiden Span-         nungen    im Anodenstrom können die Span  nungen ferner so gewählt werden, dass die  Steilheit der auf das eine Steuergitter be  zogenen     Anodenstromkennlinie    linear     von,der     Spannung des andern Steuergitters (Hilfs  gitter) abhängt.

   Die     multiplikative    Einwir  kung der beiden Gitterspannungen kommt  dann wie folgt zustande:  Es ist     4,    -     B.        egl,    anderseits S<I>=</I>     K.        e,.,     woran     .h    eine beliebig zu wählende Kon  stante,     S    die     .Steilbeit,        i,,    den Anodenstrom  und     e.1,        eg.,    die Gitterspannungen bedeuten.

    Durch     Einsetzen    ergibt sich       i.   <I>=</I>     K   <I>.</I>     esl   <I>.</I>     e02.     



  Führt man also zum Beispiel beiden Git  tern das empfangene     Frequenzgemiseh    (im  nachfolgenden Empfangsspektrum genannt)  zu (Füg. 1), so erfolgt eine     Quadrierung    und  damit -die Bildung der Kombinationsfrequen  zen, das heisst die     Demodulatio.n,    ohne dass  eine nichtlineare Beziehung zwischen Anoden  strom und jeder     einzelnen    Gitterspannung  vorliegt.

   Diese Anordnung hat vor dem       Audion    den Vorzug, dass die ohne unzulässige  Verzerrung     verarbeitba.re    Amplitude sehr  gross sein kann, denn es tritt keine Verlage  rung der     Gitterruhepotentiale    ein, die beim       Audion    Anlass zu     zusätzlicher        schädlieher          Anodengleichrichtung    ist.

   Gleichzeitig ent  fällt die     sowohflineare    wie nichtlineare Ver  zerrungen hervorrufende Kombination Gitter  kondensator,     Gitterableitwiderstand.    Im  Vergleich zum     Anodengleichrichter    hat diese  Anordnung den     Vorteil,    dass der Arbeits  punkt beider Gitter leicht so gelegt werden  kann, dass mit zunehmender Amplitude die       mittlere    Steilheit des bestrichenen     Gebietes     abnimmt, also ein weicher Schwingungsein  satz in     Rückkopplungsschaltungen    erfolgt.  



  Es ist selbstverständlich möglich, entspre  chend dem verschieden grossen Aussteuer  bereich beider     Gitter    dem einen nur einen  Teil der Spannung des andern zuzuführen       (Fig.    2).  



  Auch eine selbsttätige     Lautstärkeregelung     ist mit dieser Anordnung möglich, indem man  .eine von der Amplitude der Trägerwelle ab-           hängige    Veränderung des Anodengleich  stromes zur Erzielung einer veränderlichen       Vonspannung    entweder beider gesteuerter  Gitter oder des die Steilheit regelnden Git  ters allein benutzt.     .Dies    kann bei der für  dir Schaltungsbeispiele gewählten     Röhre     durch Einschalten eines Widerstandes     W    in  die Kathodenleitung erfolgen     (Fig.    3).  



  Die     Demodulation    durch Verwendung der       multiplikativen    Wirkung der Spannungen  zweier verschiedener     Gitter    einer Röhre er  gibt besondere Vorteile, wenn den beiden Git  tern verschiedenartige Spannungen zugeführt  werden. Der einfachste Fall ist der des       laberlagerungsempfanges    eines urmodulierten  Senders.

   In diesem Falle wird man dem  einen Gitter die Empfangsfrequenz, dem an  dern die     Überlagererfrequenz    zuführen und  auf diese Weise eine Entkopplung des     Über-          lagerers    erreichen     (Fig.    4).

       Man    kann     auch     durch     Rückkopplung        eines    der beiden Gitter  mit einem     abgestimmten    Kreis in der Anoden  leitung die     Überlagererfrequenz    herstellen  und dem andern Gitter die Empfangsfrequenz  aufdrücken, wobei man von der bei     Selbst-          überlagerersohaltungen    notwendigen, die  Empfindlichkeit herabsetzenden Verstim  mung des     Eingan;skreises    befreit. wird und  gegenüber     Fremdüberlagerungssehaltungen     eine Röhre spart     (Fig.    5).  



  Von besonderer Wichtigkeit erscheinen die  jenigen Anordnungen, in denen beim Emp  fang modulierter Schwingungen dem einen  Gitter das     Empfangsspelz:#trum,    dem andern  eine Wechselspannung von der     Frequenz    der       Trägerwelle    des zu empfangenden Senders  aufgedrückt wird. Beim Empfang     ampli-          tudenmodulierter    Sender mit Demodulatoren,  deren Wirkungsweise auf nichtlinearen       Strom-Spannungsbeziehungen    beruhen, ent  stehen die Kombinationsfrequenzen zwischen  jeder .der im Empfangsspektrum enthaltenen  Frequenzen und jeder andern.

   Die Folge  davon ist, dass mehrere     frequenzbenachbarte     Sender gleichzeitig     demoduliert    werden, also  im Ausgang des Demodulators die     Modula-          tionsfrequenzen    aller empfangenen Sender  vorhanden sind.

   Durch Anwendung hochfre-         quenter        Selektionsmittel    werden die Ampli  tuden der im Empfangsspektrum enthaltenen       ungewünschten    Sender nach Möglichkeit so  geschwächt,     .dass    auch die Amplituden der  entstehenden     ungewünsehten        Modulationsfre-          quenzen    klein sind gegen die     Amplitude    der       Modulatiensfrequenzen    des gewünschten Sen  ders.

   (Die Amplitude einer Kombinations  frequenz ist direkt     proportional    dem Produkt  der Amplituden der beiden Ursprungsfre  quenzen.) Um die erforderlichen Schwächun  gen, insbesondere bei einem ungünstigen Ver  hältnis der Feldstärken (schwacher ge  wünschter     .Sender    und starker     Störisender)    zu  erzielen, ist der Aufwand     erheblicher        hoch-          frequenter        Selektionsmittel    erforderlich, der  besonders bei bleichzeitiger Bedienung meh  rerer Kreise sehr kostspielig ist.

   Nimmt man  nun die     Demodulation    in .der Weise vor, dass  man dem einen Gittereiner den eingangs     ge-          stellten    Forderungen genügenden Röhre .das  Empfangsspektrum, dem zweiten Gitter eine       Wechselspannung    von der Frequenz der Trä  gerwelle des gewünschten Senders zuführt, so  erfolgt eine     -Kombinationsfrequenzbildung     nur zwischen der Trägerfrequenz einerseits  und den andern Frequenzen des Empfangs  spektrums anderseits.

       Hörbare    Kombinations  frequenzen liefern aber dann nur die der  Trägerfrequenz hinreichend benachbarten  Frequenzen     d.es    Spektrums, nicht aber Trä  ger- und     Seitenbandfrequenzen    der nicht ge  wünschten Sender untereinander, so dass   völlig lineare Beziehungen zwischen Anoden  strom und der Spannung     des        Gitters,    dem das  Empfangsspektrum aufgedrückt ist, voraus  gesetzt -     ,3ine        hochfrequente    Selektion nicht  erforderlich ist.

   Aber selbst, wenn infolge  nicht ganz linearer Steuerung ungewünschte  Kombinationsfrequenzen entstehen, so kann  durch Wahl     eines    möglichst linearen Berei  ches der Charakteristik und hinreichend klei  ner Amplituden des Empfangsspektrums die  Amplitude der     nicht    gewünschten Kombina  tionsfrequenzen klein     gehalten    werden gegen  über den Amplituden der Kombinationsfre  quenzen, die durch die beabsichtigte Multi  plikation des     Empfangsspektrums    mit der      zusätzlichen Trägerwechselspannung des an  dern Gitters entstehen, insbesondere auch  durch Wahl einer grossen Amplitude für die  Zusatzspannung.

   Die     geschilderte    Anordnung  hat also     Selektionseigens-chaften    und gestat  tet, wenn auch nicht eine völlige Weglassung,  so doch eine erhebliche Ersparnis an     Selek-          tionsmitteln.     



  Bemerkt sei zu dieser Anordnung noch,  dass beim Empfang     amplitudenmodulierter     Sender mit zwei Seitenbändern die Zusatz  trägerwechselspannung nicht nur in der Fre  quenz, sondern möglichst genau auch in der  Phase mit der im Empfangsspektrum enthal  tenen     Trägerwellenspannung    ,des gewünschten  Senders     überein@immen    muss.     Über    die     Be-          chaffunt,    der Zusatzspannung siehe unten.  



  Während die     Demodulation    .eines     fre-          quenzmodulierten    Senders herrührenden Spek  trums mit Anordnungen, die auf nicht  linearen     Strom-Spannungsbeziehungen    be  ruhen, wegen der gegenüber der Amplituden  modulation     veränderten    Phasenlage zwischen  Träger und     Seitenbandfrequenzen    nicht ge  lingt, so gestattet eine Anordnung der erfin  dungsgemässen Art die     Demodulation    auch  derartiger     Frequenzspektren.    Es ist nur er  forderlich, dem einen Gitter das Empfangs  spektrum, dem andern wiederum eine Wech  selspannung von der Frequenz des Trägers  des gewünschten Senders zuzuführen,

   jedoch       derart,    dass die Zusatzspannung um 90   in  der Phase gegen die im Empfangsspektrum  enthaltene     Trägerwellenspannung    gedreht ist.  



  Ist     co    die Kreisfrequenz der Trägerwelle.  dm die     Modulationsniederfrequenz,    S die Sei  tenbandamplitude, T die     Trägerwellenampli-          tude,    so hat bei     Frequenzmodulation    das  Empfangsspektrum die Form       Ssin        (m+dm)t+Tcosumt+Ssin(m-dm)t.     Die Multiplikation mit einer Spannung     Dl          cos        (o   <I>t,</I> welche mit der im Spektrum ent  haltenen     Trägerwellenspannung    T     cos        co    t  in Phase ist,

   liefert die die     Modulations-          frequenz    ergebenden Glieder       kSM        cos        co    t     sin   <I>(m</I>     +   <I>dm) t</I>       -f-        SK        cos        mt        sin        (Co   <I>- dm) t</I>    so dass die reinen     dw-Glieder    die Form an  nehmen  
EMI0004.0048     
    Die Multiplikation mit einer gegen die im  Empfangsspektrum enthaltene Trägerwellen  spannung<I>T</I>     cos        c)

     <I>t</I> um 90   gedrehten Zu  satzspannung     i11        sin        c)   <I>t</I> dagegen liefert:  
EMI0004.0054     
    und daraus die reinen     Jco-Glieder:     
EMI0004.0056     
    Für die Anordnungen, bei denen .dem  einen der beiden     multiplikativ    wirkenden  Gitter das Empfangsspektrum, dem andern  eine Spannung von der Frequenz der Träger  welle des gewünschten Senders zugeführt  wird, gilt hinsichtlich der Beschaffung dieser  Zusatzspannung folgendes:  Im allgemeinen dient hierzu zweckmässig  ein am Empfangsort befindlicher -Generator.

    Es besteht     natürlich    auch die Möglichkeit,  aus dem Empfangsspektrum den     gewünseh-          ten    Träger     herauszusieben    und (eventuell  nach weiterer Verstärkung) auf das zweite       Gitter    zu geben. Wegen der notwendigen  Einhaltung der     Frequenzgleichheit    und der       Phasenbedingungen    erscheint es notwendig.  Frequenz und Phase der zusätzlichen Span  nung durch Frequenz und Phase der im  Empfangsspektrum enthaltenen     Träger-          wellenspa.nnung    durch bekannte Mittel (zum  Beispiel durch Mitnahme) zu beeinflussen.

    Man kann auch, zumindest bei der     Demodu-          lation        amplitudenmodulierter    Sender, als     De-          modulator    und Generator die gleiche Röhre  verwenden. Es bleibt noch zu     bemerken,.dass     auch, in den beiden Anordnungen nach     Fig.    4      und 5 mit Zusatz der Trägerwechselspan  nung eine selbsttätige     Lautstärkeregelung    in  der gleichen Weise wie     weiter    oben beschrie  ben durchgeführt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Schaltungsanordnung mit einer Röhre mit mindestens zwei Gitterelektroden zum Emp fang elektrischer Schwingungen durch Kom- binationsfrequenzbildung, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schaltungsanordnung der art ausgebildet ist, dass zwei Wechselspan nungen, aus welchen durch multiplikative Einwirkung aufeinander die Kombinations frequenzen gebildet werden, zwei verschie denen Steuergittern der Röhre zugeführt werden, wobei die Steilheit der Anoden- @tromkennlinie, bezogen auf die Spannung des einen Steuergitters, durch die Spannung des andern Steuergitters beeinflusst wird,

   unrl dass die Spannungen an den Röhrenelektro den so gewählt sind, dass ein von den Emp fangsschwingungen gesteuertes Gitter auf einer innerhalb .des Aussteuerungsbereiches im wesentlichen gradlinigen Gitterspan- nun--s-Anodenstrom-Kennlinie arbeitet. arbeitet. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass die Ruhepoten tiale der Röhrenelektroden und die Am plituden der angelegten Wechselspan nungen derart sind, dass ein linearer Zu sammenhang zwischen der Steilheit der auf das eine Steuergitter bezogenen Ano- denstromkennlinie und der Spannung des andern Steuergitters besteht. 2. Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, mit einer Röhre mit mindestens vier Gitterelek troden, dadurch gekennzeichnet, da.ss das von der Kathode aus gezählte erste und dritte Gitter als Steuergitter dienen und das zweite und vierte Gitter auf posi tivem Potential gehalten werden.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, zum Empfang modulierter Schwingun gen, dadurch gekennzeichnet, dass sie der art ausgebildet ist, dass beiden Steuer gittern das Empfangsspektrum zugeführt wird, so dass die Kombinationsfrequenz bildung durch Quadrierung erfolgt. Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 bis 8, da-. durch gekennzeichnet, dass Mittel vorge sehen sind, welche bewirken, dass den beiden Steuergittern das Empfangsspek trum mit verschiedener Amplitude zuge führt wird. 5.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, zum Empfäng ungedämpfter Schwin gungen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche bewirken, dass dem einen der beiden multiplikativ aufeinander wirkenden Steuergitter die Empfangsfrequenz und dem andern eine Spannung abweichender Frequenz züz- geführt wird. 6.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass durch Rückkopplung zwischen dem Anodenkreis und einem der beiden Steuergitter -die gewünschte Llberlagerungsfrequenz - erzeugt wird, während dem andern die Empfangsfre quenz zugeführt wird. 7.

   Schaltungsanordnung . nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, zur Demodulation amplitudenmodulierter Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass .dem einen der beiden multiplikativ wirkenden Steuergitter das Empfangsspektrum, dem andern eine Spannung von der Frequenz und Phase der im Empfangsspektrum enthaltenen Trägerwelle .des gewünschten Senders zugeführt wird. B.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2 .und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass die Amplitude der dem einen Steuergitter zugeführten Trä- gerwellenspannung derart ist, dass als Hauptwirkung eine multiplikative Kom- binationsfrequenzbildung mit den dem andern Steuergitter zugeführten Emp fangsschwingungen eintritt, während die durch unvermeidliche Verzerrungen ein tretende Kombinationsfrequenzbildung der Empfangsschwingungen in sich dem gegenüber vernachlässigbar klein ist. 9.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch, zur Demodulation frequenzmodu- lierter Schwingungen, dadurch gekenn zeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass dem einen der beiden multiplikativ wirkenden Steuergitter das Empfangs spektrum, dem andern eine Wechsel spannung zugeführt wird, die in der Fre quenz mit der im Empfangsspektrum enthaltenen Trägerwellenspannung über einstimmt, in der Phase um 90 gegen diese gedreht ist. 10. Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu sätzliche Trägerwellenspannung von einem am Empfangsort befindlichen Ge nerator erzeugt wird.

   11. Sichaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2, 7, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass Frequenz und Phase des lokalen Generators durch Fre quenz und Phase der im zu demodulie- renden Spektrum enthaltenen Träger welle beeinflusst wird. 12. Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2, 7, 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, da.ss für die Demodulation und die Erzeugung der zusätzlichen Trägerwellenspannung die gleiche Röhre vorgesehen ist. 13.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, durch welche die dem einen Steuergitter zugeführte Träger wellenspannung durch Aussiebung ans dem Empfangsspektrum selbst gewonnen wird. 14.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass zur Erzielung einer selbsttätigen Lautstärkeregelung die durch die Trägerwellenamplitude her vorgerufene Änderung des Anodengleich stromes an einem im Anodenstromkreis liegenden Widerstand einen Spannungs abfall hervorruft, der als Gittervorspan- nung für das eine oder beide der multi- plikativ wirkenden Gitter dient. 15.

   Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätz liche Trägerwellenspannung von einem am Empfangsort befindlichen Generator erzeugt wird.