Hoevfrequenzkopplungssystem. Diese Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenzkopplungssystem, das geeignet ist, über eine Mehrzahl von Frequenzberei chen zu arbeiten.
Gegenstand der Erfindung ist es, die Wirkung lokaler Störungen in Hochfrequenz kopplungssystemen, die über mehrere Fre quenzbereiche arbeiten, zu reduzieren.
Es ist gebräuchlich, im Ilochfrequenzkopp- lungssystem die Parallelschaltung einer In duktanzspule mit einem veränderbaren Kon densator, der eine Abstimmung auf die ge wünschte Frequenz gestattet, zu verwenden.
Solch ein Kopplungssystem ist über einen Frequenzbereich, dessen Grenzen durch Grösse der Induktanz und durch die Maxi mum- und Minimumkapazitätswerte* be stimmt sind, abstimmbar. Zum Beispiel ist es üblich, über den Normalwellenbereich von nahezu 550 bis 1500 Khz durch eine feste Spule von ungefähr \?50 Millihenry Induk- tanz, nebengeschlossen durch einen variablen Abstimmkondensator,
der eine Magimum- kapazität von ungefähr 350 Mikromikrofarad hat, abzustimmen. Die Minimumkapazität (Spule und Kondensator) liegt im allgemei nen in der Nähe von 3 5 Mikromikrofarad.
Es ist oft erforderlich, .dass dieses ab stimmbare Kopplungssystem über andere Frequenzbereiche zusätzlich zu dem ge wöhnlichen Normalwellenbereich abgestimmt werden soll. Es ist häufig ein besonderes Erfordernis, dass das System zusätzlich zur Abstimmung über den Normalwellenbereich auf einen Kurzwellenbereich abstimmba r sein soll.
Zu diesem Zweck ist es gebräuolz- lich, eine zweite Spule von anderer Induk- tanz als diejenige der Spule, die für die Ab stimmung im Normalwellenbereich gebraucht wird, einzusetzten. Diese zweite Spule wird gewöhnlich in Serie mit der ersten Spule ge schaltet;
auch einige andere Spulen, die zu sätzlichen Frequenzbereichen entsprechen, können auch in Serie geschaltet werden. Ürn in einem Kurzwellenbereich abzustimmen, wird die Spule, die für den Normalwellen- bereich gebraucht wird (und Spulen, die den andern Bereichen entsprechen) gewöhnlich aus dem Kreis entfernt durch irgend einen Schalter, während die Kurzwellenspule, welche von kleinerer Induktanz als die Nor- malwellenspule ist, im greis gelassen wird.
Ein solches Kopplungssystem gibt meist zu unerwünschten Störungen Anlass. Solche Störungen werden häufig in die Kurzwellen- spule hineingebracht durch in der Normal wellenspule bezw. in den andern Spulen er zeugte lokale Störströme. Diese vagabundie renden Ströme. werden oft in der Spule oder in den Spulen, die vom Kreise abgeschaltet sind, durch Resonanzeffekte, die auf Streu kapazitäten zurückzuführen sind, hervor gebracht.
Diese Resonanzeffekte können von stehenden Wellen herrühren und werden von Punkten der abgeschalteten Spule, welche ein beträchtliches Potential durch die stehenden Wellen haben; durch enge Kopp lung zu der im Kreise liegenden Spule über tragen. Diese unerwünschten Resonanz effekte sind vorzugsweise in dem Kurz wellenbereich vorhanden, wodurch der Über- tragungswirkungsgrad in jenem Bereich schädlich beeinflusst wird.
Gemäss dieser Erfindung wird ein Mittel geschaffen, um die schädliche Kopplung zwischen mindestens einer Spule und den andern Spulen des Systems, welche Spulen mit mehreren Frequenzbereichen korrespon dieren, zu reduzieren, so dass die Wirkungen von in einer benachbarten, unbenutzten Spule vagabundierenden Strömen möglichst klein gemacht werden. Dieses Mittel besteht in mindestens einem Kurzschlussring, der zwi schen der zu schützenden Spule und, den übrigen Spulen angeordnet ist.
Ein solcher Kurzschlussring hat die Wirkung, das mag netische Feld zu reduzieren, das zwischen den zu entkoppelnden Spulen besteht, so dass Störströme, die in einer Spule fliessen, nicht auf die zu entstörende Spule in einem we sentlichen Grad übertragen werden.
Die beliegende Zeichnung zeigt: In Fig. 1 einen Radioempfänger für meh rere Wellenbänder, der Ausführungsbeispiele von Kopplungssystemen gemäss der Erfin dung enthält, in Fig. 2 die konstruktive Ausbildung eines im Empfänger der Fig. 1 vorhandenen Kopp lungssystems, und in Fig. 3 graphisch die Wirkung der erfin dungsgemässen Massnahmen auf den Über tragungswirkungsgrad.
Fig. 1 zeigt einen Superheterodyne- Radioempfänger, der über drei Frequenz bereiche abstimmbar ist. Der Empfänger enthält einen Eingangskreis mit Antenne 10 und Erde 11. Eine Pentoden-Verstärker- röhre 12 ist mit dem Antennen-Erdekreis durch ein Kopplungssystem 13, das über die drei Frequenzbereiche abstimmbar ist; gekoppelt.
Der Eingang einer Pentoden-Modulator- röhre 14 ist mit dem Ausgang des Verstär kers 12 durch ein anderes abstimmbares Kopplungssystem 15, das dem Kopplungs system 13, ziemlich ähnlich ist, gekoppelt. Zum Zwecke der Speisung des Modulators mit lokalen Schwingungen ist eine lokale Oszillatorröhre 16@ der Triodentype mit einem abstimmbaren, frequenzbestimmenden Kreis 17 vorgesehen.
Eine Spule 18 ist in den Oszillator-Anodenkreis eingeschaltet und mit dem Schwingungskreis 17 gekoppelt, um durch Rückkopplung die Oszillator- schwingungen anzufachen. Diese Spule 18 ist auch in den Gitterkathodenkreis des Modulators 14 eingeschaltet.
Als Resultat der Kombination der Zei chen- und der lokalen Oszillatorspannungen in der Modulatorröhre entsteht in dem Aus gang des Modulators das bekannte Modu- lationsprodukt. Die Differenzfrequenz zwi schen der Zeichenträgerfrequenz und der lokalen Oszillatorfrequenz ist als .die Zwi- schenträgerfrequenz eines Superheterodyne- Empfängers bekannt.
Bei der \Übertragung von Stimme und Musik sind der Zeichen trägerfrequenz wenigstens ein, im allge meinen aber zwei Modulationsseitenbänder zugeordnet. Diese Seitenbänder dehnen sich ungefähr 5 Khz an jeder Seite der Träger frequenz aus, so dass der Zeichenfrequenz- kanal gewöhnlich ungefähr 10 Khz breit ist. Der Zwischenfrequenzkanal ist auch ge wöhnlich ungefähr 10 Khz breit, und die Zwischenfrequenz-Siebkreise sind so bemes sen, dass sie eine solche Bandbreite durch lassen.
Mit dem Ausgang des Modulators ist ein fest abgestimmtes Kopplungssystem 19 ver bunden, das bestimmt ist, das Zwischenfre quenzband auszuwählen. Dieses Kopplungs system ist mit den Eingangsklemmen I, I' eines durch das Rechteck 20 angedeuteten Zwischenfrequenzverstärkers, Detektors und Audiofrequenzapparates verbunden. Dieses Rechteck bezeichnet alle die Apparate, welche gewöhnlich einem Modulator folgen.
Wie oben erklärt, ist der Empfänger be stimmt, Zeichen in irgendeinem der drei Frequenzbänder zu empfangen. Die üblich gewünschten Bänder sind das Normalwellen band, das ungefähr von 550. bis 1500 Khz reicht, das Langwellenband, welches sich etwa von 150 bis 350 Khz ausdehnen kann, und ein Kurzwellenband von ungefähr 5500 bis 15000 Khz. In dieser Beschreibung wer den die drei Bereiche so betrachtet, als hät ten sie diese Frequenzgrenzen, jedoch könn ten andere Frequenzgrenzen ebensogut be nutzt werden.
Wie vorher festgestellt, sind die drei Frequenzbereiche zusammen zu weit ausge dehnt, um die Abstimmung durch eine ein zige Spule und einen Kondensator zn geqtat- ten. Daher ist jedes der abstimmbaren Kopp lungssysteme mit drei Spulen versehen; je dem Bereich ist eine Spule zugeordnet. In dem Kopplungssystem 1:3 ist eine Primär spule 21 vorgesehen, die mit drei Sekundär spulen 22, 23 und 24 induktiv gekoppelt ist; ferner ist eine Kopplungskapazität 66, die dem Primär- und dem abgestimmten Sekun därkreis angehört, vorgesehen.
Die drei Se kundärspulen sind unter sich in Reihe ge schaltet und liegen zusammen parallel zu einem variablen Abstimmungskondensator 25. Ein Schalter 2ss, der zwei Schaltarme hat, ist mit dem untern Ende der Spule 24 verbunden und kann mit zweien von den drei Kontaktpunkten 27, 28 und 29 Kontakt machen, Die Kontaktpunkte 28 und 29 sind mit den obern Enden der Spulen 24 und 23 verbunden, so dass diese Spulen durch den Schalter kurzgeschlossen werden können.
Die Sekundärspule 23, hat eine solche Induktanz, dass mittels des Kondensators 25 bequem über den Normalwellenbereich ab gestimmt werden kann. Die Spule 22 ist von viel kleinerer Induktanz und geeignet, mit dem Kondensator 25 den Kurzwellen bereich zu überstreichen. Die Spule 24 ist von grösserer Induktanz als die Normal wellenspule 23 und ist geeignet, mit dem Kondensator 25 den Empfänger im Lang wellenbereich abzustimmen.
Wenn man auf ein Zeichen im Normal wellenbereich abzustimmen wünscht, wird der Schalter 2,6 so eingestellt, dass die zwei Schaltarme mit den Punkten 27 und 28 Kontakt machen, wodurch die Langwellen spule 24 kurzgeschlossen und tatsächlich aus dem Kreis herausgenommen wird, so dass die Spulen 2:2 und 23 die einzigen sind, die im Nebenschluss mit dem variablen Abstim mungskondensator 25 gelassen werden. Da die Spule 22 von kleiner Induktanz ist, ist ihre Wirkung. im Normalwellenbereich im Vergleich zu Spule 23 vernaehlässigbar.
Wenn gewünscht wird, im Kurzwellen bereich abzustimmen, werden die zwei Schaltarme mit den Punkten 2,8 und 29 in Kontakt gebracht, wodurch die Spulen, 23 und 2'4 kurzgeschlossen werden.
Abstimmung über den Langwellenbereich wird erzielt, wenn die Kontaktpunkte 28 und 29 beide offen sind. Unter dieser Be dingung ist Spule 24 fast allein ausschlag gebend, da sie eine viel grössere- Induktanz als jede der andern zwei Sekundärspulen hat. Die Induktanz ist so gross, dass der Abstimmungskondensator eine Abstimmung über den gewünschten Langwellenbereich gestattet.
Fig. 2 zeigt die Konstruktion eines Transformators, der die vier Spulen 21 bis 24 enthält, die für das Kopplungssystem 13 der Fig. 1 geeignet sind. Der Transfor mator enthält einen zylindrischen Körper 30 aus einem geeigneten Isoliermaterial. Die Primärspule 21 ist um den zentralen Teil des zylindrischen Körpers und die zwei Sekundärspulen 22 und 23 sind zu beiden Seiten der Primärspule gewickelt. Die Langwellen-Sekundärspule 24 ist eine selbst tragende, eng gewickelte Spule, die unregel mässig oder in Lagen auf einem zylindri schen Körper 31 innerhalb des einen Endes des grösseren zylindrischen Körpers 30 befestigt ist.
Die Spulen 21, 22 und 23 sind jede gleichförmig schraubenartig in einer einzigen Lage gewickelt. Alle Spulen des Transfor mators sind koachsial, so dass zwischen der Primärspule und jeder der Sekundärspulen magnetische Kopplung vorhanden ist. Es ergibt sich auch aus dieser Konstruktion eine gewisse magnetische Kopplung zwischen den Sekundärspulen, besonders zwischen be nachbarten Sekundärspulen.
Zum Zwecke der Verhinderung unge wollter Kopplungen zwischen dem Trans formator und andern Teilen des Radio empfängers ist der Transformator in eine ab schirmende Büchse '32 aus einem elektrisch gut leitenden Material eingeschlossen.
Die folgenden Konstruktions- und Spu- lenwicklungsdaten sind für den oben be schriebenen Transformator als zufrieden stellend gefunden worden: Länge des Körpers 30 . . . . . . . 82 mm Durchmesser des Körpers 30 . . . 31 mm Durchmesser des Körpers 31 . . . 13 mm Achstale Länge der Spule 24-. . . 5 mm Lichte Weite der abschirmenden Büchse . . . . . . . . . . . . . .
58 mm
EMI0004.0012
Spule <SEP> Windungen <SEP> Draht <SEP> (B <SEP> & <SEP> S <SEP> Gauge)
<tb> 21 <SEP> 4 <SEP> 38 <SEP> einfacher <SEP> Seiden emailledraht
<tb> 22 <SEP> 111/2 <SEP> 16 <SEP> Emailledraht
<tb> 23 <SEP> 106 <SEP> 32 <SEP> Emailledraht
<tb> 24 <SEP> 430 <SEP> 38 <SEP> einfacher <SEP> Seiden emailledraht
<tb> <B>33</B> <SEP> 1 <SEP> 16 <SEP> Emailledraht;
<tb> (kurzgeschlossen). Es wurde gefunden, dass ein gewöhn licher, umschaltbarer Kopplungstransforma tor oft eine mangelhafte Übertragung, ge wöhnlich im Kurzwellenbereich, zeigt. Es wurde gefunden, dass diese Mangelhaftigkeit von Resonanzwirkungen in der Form von stehenden Wellen in einer oder mehreren Spulen herrührt, welche kurzgeschlossen oder aus dem Kreise ausgeschaltet sind.
Die kurzgeschlossene Spule, welche diese schäd lichen Wirkungen hervorbringt, ist gewöhn lich die Spule in nächster Nähe der Kurz wellenspule, in diesem Falle die Normal wellenspule. Der Grund für das Auftreten dieser stehenden Wellen ist das Vorhanden sein von verteilten Kapazitäten in Teilen der kurzgeschlossenen Spule. Diese Kapazi täten sind zwischen der Wicklung und den benachbarten, geerdeten Teilen, besonders dem Schirm, vorhanden. Folglich werden störende Resonanzströme, herrührend von stehenden Wellen, in der kurzgeschlossenen Spule erzeugt. Gewöhnlich sind stehende Wellen mit Wellenlängen des Kurzwellen bereiches vorhanden. Diese lokalen Reso nanzwirkungen werden in die Kurzwellen spule durch die magnetische Kopplung, die zwischen den .Spulen vorhanden ist, indu ziert.
Bei welcher Frequenz auch immer eine solche Störresonanz auftritt, wird eine Ver ringerung der Übertragungsleistung oder Ausbeute in dem Kurzwellenbereich festge stellt werden. Die Selektivität wird ge wöhnlich auch vermindert.
Die Wirkung der lokalen Resonanzen auf die Grösse der Übertragungsleistung wird durch Kurve A der Fig. 3. dargestellt, in welcher die Übertragungsleistung abhän gig von der Frequenz im Kurzwellen bereich aufgetragen ist. Kurve A zeigt zwei Tiefpunkte innerhalb dieses Bereiches, was eine typische Erscheinung bei Transforma toren der beschriebenen Konstruktion ist.
Um die obigen schädlichen Wirkungen zu vermeiden, ist eine Kurzschlusswindung oder geschlossener Ring 3,3 um den zylindri schen Körper 30 herum zwischen der Kurz wellenspule und den verbleibenden Sekun- därspulen vorgesehen. Diese Windung ist von hoher elektrischer Leitfähigkeit und versucht, die magnetischen Fehler der Spu len 23 und 24 an der Kopplung mit der Spule 22 zu hindern.
Diese Deduktion der magnetischen Kopplung zwischen den Se kundärspulen reduziert die Wirkung der lokalen Resonanzen, welche in die Kurz- wellenspule von einer oder mehreren der an dern Sekundärspulen, wenn sie kurzgeschlos sen sind, induktiv übertragen werden kön nen.
Wenn es gewünscht oder notwendig ist, könnten weitere geschlossene Ringe 33 auch zwischen andern Sekundärspulen für den selben Zweck verwendet werden.
Als Resultat von solchen aufs Mindest mass herabgesetzten Iopplungswirkungen zwischen den Sekundärspulen verändert sich die Übertragungscharakteristik des abstimm- baren Kopplungssystems von der Form der Kurve A zu der Form der Kurve B in Fig. 3.
Das Kopplungssystem 15 umschliesst einen Transformator und eine derjenigen des Kopplungssystems 13. sehr ähnliche Schal tungsanordnung. Die Hauptunterschiede sind, dass der Transformator zwei Primär spulen 34 und 35 enthält an Stelle der ein zelnen Primärspule 21 des Kopplungs systems 13, und dass auch Kapazitätskopp lung zwischen dem Primärkreis und der Sekundärspule 36 durch einige tote Win- dungsenden 44, welche mit der Primärspule 34 verbunden sind, veranlasst ist.
Der Ge brauch der zusätzlichen Primärspule und der toten Endwindungen verbessert die Übertragungscharakteristik des Kopplungs systems. Die Primärspule'35 ist von grösserer Induktanz als die Primärspule 34 und dient dazu, die meiste Energie in den Normal- und Langwellenbereich zu übertragen, wäh rend Spule 34 dazu dient, die Kurzwellen energie zu übertragen. Die Sekundärspulen 36, 37 und 38 des Kopplungssystems 15 sind die Langwellen, Normalwellen- bezw. Kurz wellenspulen.
Der kurzschliessende .Schalter 39 kann mit den Schalterpunkten 40, 41 und 42 Kontakt machen (wie im Falle des Schal. ters 26), wobei die Punkte 41 und 42, den kurzzuschliessenden Spulen 38 und 37 zuge ordnet sind. Die kurzgeschlossene Windung 43 ist zwischen der Kurzwellen- und der Normalwellenspule wie im Falle des Kopp lungssystems 13 angeordnet. Ein variabler Abstimmungskondensator 46 ist über die drei in Serie angeordneten Sekundärspulen nebengeschlossen.
Die vorliegende Konstruktion des Trans formators des Kopplungssystems 15 kann derjenigen des Kopplungssystems 13 sehr ähnlich sein, ausser dass die zusätzliche Pri märwindung und auch die Totenwicklung 44 vorzusehen sind.
Der Kreis 17, der die O'szillatorfrequenz bestimmt, wird aus einem Transformator, der ähnlich demjenigen der Fig.2 ist, ge bildet. Der Transformator enthält die Spule 18 und drei in Serie geschaltete Spulen 47, 48 und 49, die den Kurzwellen-, Normal wellen und Langwellenbereichen entspre chen. Der geschlossene Ring oder die kurz geschlossene Windung 50 ist zwischen den Spulen 47 und 48 angeordnet.
Der kurz schliessende Schalter 51 hat gleicherweise zwei Arme, die so angeordnet sind, dass sie mit irgendwelchen zwei benachbarten Punk ten 52, 53, und 54 Kontakt machen können. Kontakt mit den Punkten 53 und 54 schliesst die .Spulen 49 und 48 kurz.
Der variable Kondensator 65 ist das einstellbare, fre- quenzbestimmende Element des Oszillator- kreises. Dieser Kondensator ist so zu den variablen Kondensatoren 25 und 46 in Be ziehung gebracht, dass eine feste Frequenz differenz an dem Ausgang des Modulators aufrechterhalten wird, das heisst eine kon stante Zwischenträgerfrequenz.
Ausser den oben beschriebenen Schaltern enthält der Empfänger zwei zusätzliche Schalter 55 und 56. Schalter 55 ist ange ordnet, um die für niedere Frequenzen be stimmte Primärspule 35 über Schaltkontakt 57 kurzzuschliessen; wenn der Empfänger im Kurzwellenbereich abgestimmt werden soll. Derselbe Schalter dient auch dazu, einen Kondensator 58 der Primärspule 35 mittels des Schaltpunktes 59 nebenzuschliessen, wen der Empfänger im Langwellenbereich abge stimmt werden soll.
Schalter 56 dient dazu, einen zusätzlichen Begrenzungskondensator 60 über den permanenten Begrenzungskon densator 61 durch Kontakt mit dem Schalt- punkt 62 zu verbinden, wenn auf den Kurz wellenbereich eingestellt ist.
Um das Umschalten von einem Frequenz bereich zu einem andern zu erleichtern, ist eine mechanische Steuereinrichtung vorge sehen. -dargestellt durch die zum Triebknopf <B>S</B> führenden Linien. Sie dient zur gleich zeitigen Betätigung der Schalter 26, 39, 51, 55 und 56.
Eine zweite mechanische Steuereinrich- tung U ist für,die gleichzeitige Abstimmung aller variablen Kondensatoren 25, 46 und 65 vorgesehen.