Audionanordnung zur Gleichriehtung bei sehr hohen Hodulationsfrequenzen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine rückgekoppelte Audionschaltung mit Gegentaktbetrieb für sehr hohe Modu- la@nonsfrequen;
zen, insbesondere für Fernseh- zwecke, und zwar stellt die vorliegende er- findungsgemäss,e Anordnung eine weitere Ausbildung einer Gleiohrichter-Audionano@rd- nung ,gemäss dem Patentanspruch des Haupt patentes dar,
wonach die Elemente der Au- dionanordnungderart dimensioniert sind, dassi .die .7eitkons4anten für die Auflade- und Entladezeit der mit dem Gitter verbundenen Sohaltkrleise höchstens, .gleich der Schwin gungsdauer der maximalen Modulationsfre- quenz sind.
Die Benutzung eines, rückgekoppelten Audions als Empfangsgerät für Fernsehsen- dungen otösst auf ,Schwierigkeiten. Erstens wird durch die Anwendung der Rückkopp lung die Gefahr einer Benachteiligung der höchsten Modulationsfrequenzen infolge der Einengung,
der Resonanzkurve des Abstimm- kreises herbeigeführt. Diese Schwierigkeit lässt sich jedoch durch Anwendung ultra kurzer Wellen praktisch beseitigen, da selbst bei 18Ozeifigen Bildern die Verstimmung,der äussersten Seitenbandfrequenzen nur 1 % be trägt.
Eine zweite, sohwerer zu behebende Schwierigkeit liegt in der Trägheit der Au dionsehaltung selbst begründet. Bei einer Schaltung nach Fig. 1, ist das, Audionrohr 1 mit dem Gitterkomplex 2, 3, verbunden und an einen auf eine ultrakurze Welle (zirka 50 Megahertz) abgestimmten Kreis 4, 5 an- ,
geschlossen. Wie die Anmelderin bereits im Hauptpatent ausgeführt hart, ist eine De- modulation sehr hoher Bil,dstromfrequenzen nur möglich,
wenn die Betriebskapazität zwischen Gitter und Erde sowie die Ent- ladezeitkonstante des Gitterkomplexes 2., 3 sehr klein gehalten. wird.
Dies führt zur An wendung sehr kleiner Gitterkondensatoren von zirka 15 bis 10 cm. Infolgedessen wird .die Empfindlichkeit der Schaltung ver- schlechtert, weil eine kapazitive Spannungs- teilung über -diesen sehr kleinen Übertra- gungskondensator für die Empfangswelle eintritt.
Da ausserdem der \ i@derstand 3 in die Grössenordnung von wenigen 10 000 ()hni kommen muss, damit die Zeitkonstante in die Grössenordnung von 10r5 Sekunden fällt, so tritt bei der gezeichneten Schaltung eine sehr uner,u-ünschte Dämpfung des Schwi-n:gunbs- kreises 4, 5 durch den Ableitwiderstand 3 ein.
Es wird daher zweckmässig zunächst ein mal der Widerstand 3 in die Serienschaltung 3' gelegt, wodurch der letztere Übelstand be seitigt wird, nicht aber die erwähnte kapazi- tive Spannungsteilung.
Gegenstand der Erfindung stellt nun eine Verbesserung einer Audionschaltung gemäss dem Patentanspruch des Hauptpatentes dar, mit welcher die geschilderten 'Nachteile ver mieden werden.
Das wesentliche an dieser Schaltung ist, dass eine @egentaktg@eichrie@i- tung unter Verwendung einer Rückkopplung vorgesehen ist, wobei die Spulen und Ka pazitäten der Anordnung derart bemessen sind, dass die Resonanzkurve so flach als möglich verläuft, um einen: grossen Wellen- lereich gleichmässig rückkoppeln zu können.
und wobei die gleichzurichtenden Spannun gen direkt unter Vermeidung von Konden satoren vor den Gittern an die im Gegentakt arbeitenden Gitter geführt werden.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus- führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In allen diesen Beispielen sind die Elemente der Anordnung so dimensioniert, dass sie die oben genannten Bedingungen erfüllen.
Im ersten in Fig. 2 dargestellten A.us- führungsbeispiel sind zwei Röhren 1 und 1', welche auch in einen Kolben eingebaut wer den können, mit einer frei angeschlossenen Gitterkreisspule 6 verbunden (Fig. ?). Die Mitte dieser Spule ist über einen Audion- widersta.nd 3 mit den geerdeten Kathoden verbunden.
E,in FAnpfangskreis 4, 5 wird mit der Spule 6 induktiv gekoppelt ian < l wird zweckmässig mit einem Kondensator der in Fig. ? gezeichneten Art ausgeführt, bei wel chem die Kapazitätsveränderung durch einen geerdeten Rotor 4 zwischen zwei Statorhälf- ten 4' und 4" bewirkt wird. Die Mitte der Primärspule :5 kann dann ebenso wie der Rotor 4 geerdet -erden.
Der Zwvech der An wendung eines derartigen symmetrischen Kondensators 4, 4' und 4" besteht darin, die Hochfrequenzpotentiale an den Klem men der Primärspule ;5 im Gegentakt zur Erde aufzubauen und auf diese Weise bei der unvermeidlichen gleichzeitigen kapazi- tiven Kopplung 5 und 6 dije Einhaltung eines Gegentaktbetriebes sicherzustellen.
Andere Schaltungen des Gitae:rkreis es, welche dasselbe Ziel erreichen, sind in Fi.g. 2a rind Fig. <B>29,1)</B> dargestellt. In Fig. ?a besteht die Primärspule aus zwei symme- t.risch zur Sekundärspule angeordneten und parallel geschalteten Hälften. 5' und 5", während der Abstimmkondensator 4 als ein facher Drehkondensator einpolig geerdet ist.
Die geerdeten Klemm en .der Spulenhälften 5' und 5" liegen der Sekundärspule 6 direkt gegenüber und schirmen auf diese _Veise die Spule gegen die ferner abliegenden Klem men ab.
I?m eine wirksame Demodulation der sehr hohen Bildstromfrequenzen zu ermöglichen, ist die Betriehskapazität des Gitterkreises gegen Erde so gering wie möglich zu halten, damit die erforderliche,
sehr kleine Zeitkon- stante beispielsweise in einer Grössenordnung von 1,(.)--5 Sekunden erhalten wird. Vorteil- haft hält inan diese Betriebskapa.zitä.t des C'*itterkreises so klein, da.ss die Zeitkonstante des (zitterkreisevs kleiner wird als die Signal (lauer für einen.
Bildpunkt.
Diittens lässt sich das Ziel der (legen- takierregung der Gitter natürlich auch da- ,durch erreichen, dass ein geerdeter, a.ufge- sehl.itzter Schirm in der durch 7 in Fig. 2 bezeichneten Weise zwischen die Spulen d=es übertragers geschaltet wird.
Schliesslieb ist ein praktischer Betrieb auch nach Fig. 2b möglich, wenn man auf eine Erdung der Achsen des Drehkondensators 4 verzichtet und den Abstimmkreis 4, 5 direkt mit den Gittern der Audionröhren 1 und 1' verbin det.
Dann allerdings ist auf eine Gleichheit der Aufbaukapazitäten der beiden Gitter eventuell durch Benutzung eines Differential kondensators 8, 8' parallel zum Abstimm- kondensator zu achten. Die Kapazitäten des letzterem. dürfen aber nur sehr klein, nicht über 10 cm sein, wenn das Ziel der Schal tung erreicht werden soll.
Das übrige wesent liche der Schaltung wird an Fig. 2 weiter er klärt. Zur Durchführung der Rückkopplung werden. :die beiden Anoden der Audionröhren 1, 1' über sehr kleine Kapazitäten 9, 9' mit .den Gitternder Röhren überkreuz verbunden und über Kurzwellendrosseln 10, 10' zu einem gemeinschaftlichen Anodenwiderstand 11 :
geführt. Gleichzeitig kann ü er den Kon densator 12 eine trägerwellenfrete Demodu- lation abgenommen und,dem N.iederfrequenz- verstärker 1ss bezw. dem Bildempfänger 14 zugeführt werden.
Die Kapazitäten 9 und 9' können um so, kleiner gehalten werden, je grössier die @Steilheiten der Röhren 1, 1' und die wirksamten Anodenwiders.tändeder Dros seln 10, 10' s ind. Die Drosseln werden zweck mässig in Resonanznähe mit den Kapazitäten 9, 9' gebracht. Das Verhältnis L/C dieses Kreises soll .so grass als möglich sein,
weil man dann über einen grösseren Wellenbereich wirksam rwekkoppeln kann. Die Rückkopp- lung wird reguliert :
durch einen geerdeten Rotor 1.5, welcher zweckmässig als Abochir- mung zwischen die Belegungen von 9 und 9' eingedreht wird. Es wird vorausgesetzt, dass die nach Eindrehen,des Rotorsehirm@es ver bleibenden Teilkapazitäten zwischen,
den Git- tern. und den zur anderen Röhre .gehörigen Anoden zur Schwingungserzeugung nicht mehr ausreichen, was sich durch geeignete Leitungsführung bezw. durch Abschirmung der Gitter- und Anodenleitungen gegenein ander mit Sicherheit erreichen lässt.
Die zur Entd-Impfung des Gitterkreises führende Rückkopplung kann auch auf andere Weise erreicht werden, z. B. durch induktive Kopplung zwischen <B>1,0</B> und 5 oder durch Anwendung eines kapazitiven Kurz schlusses etwa durch Drehkondensatoren zwi schen Anode und Kathode und dergleichen mehr. Derartige Schaltungen sind aus der Kurzwellentechnik en sich bekannt.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebe nen Anordnung besteht in der zweckmässigen Anschlussweise des Gitterkreises. Während die Hochfrequenz 100%ig an die Steuergit- ter .gelangt,
sind für die Aufladung der Git- terkreisspule 6 .im Rhythmus der Nieder- frequenzen nur deren Betriebskapazität gegen Erde, der Gitterableitungswderstand 3 und die Gitterstromsteilheiten der Röhren 1 und 1' massgebend.
Der Gitterstrom ist wegen der Parallesschastung zweier Röhren 1 und <B>l'</B> doppelt ;so gross' als bei einem einfachen Audion nach Fig. 1. Die Kapazität, welche aufzuladen ist, ist ,gleich der doppelten Git- texkath-oid@enkap@azitäteiner Röhre 1 plus der Kapazität .der Gitterstromkreise .gegen Erde.
Bei normalem Röhrenfuss hält man. die ge samte Kapazität leicht unter 30 cm. Der Gitterableitungswidenstand kann dann zirka 100 000 Ohm betragen, was einer Zeitkon stante von zirka.3 Mikrosekunden entspricht.
Man erhält an diesem Widerstand den dop pelten Gittergleichstrom und kann ihn selbst, wie angegeben, mindestens doppelt bis drei- mal so gross machen als .den entspreohen@den Gitterableitungswiderstand eines einfachen Audions,
so dass man eine uns ein Mehr faches bessere Gleichrichterwirkungerhält. Für die Verstärkung sind beide Röhren auf gemeins,ohaftlch@en Auodenwiderstaud 11 parallelgeschaltet, so dass auch die Verstär- kung des Awdionetffektes- des Gitters mit doppelter Steilheit, wie bei Fig. 1., erfolgt.
Schliesslich wird durch den Anschluss :der Gitterableitung an den neutralen. Punkt der Gitterkreisspule herreicht, dass keinerlei Dämpfung von 6 durch 3 eintritt.
Man kommt @daher mit sehr kleinen. Rückkopp- lungskapazitäaen 9, 9' zu einer wirksamen Entdö.mpfung. Dies ist siehr wichtig, weil die- Kapazitäten 9 und 9' ebenfalls Träg- heitseffekte zur Folge haben würden, wenn sie grösser wären als zirka 10 cm.
Die Dezielung der Rückkopplung wird mit besonders geringen Kapazitäten möglich, sobald der . Anodenkreis als :Schwin@,rungs- kreis mit Resonanzabstimmung auf :die Emp- fangswelle nach Fig. <B>3</B> ausgeführt wird.
In diesem Falle ist die Verstärkung der Git- terwecheelspannungen noch grösser als in Fig. 2, und es genügen daher bereits Kapazi täten 9, 9' von zirka 2 cm zur Rückkopplung, wobei man allerdings den Nachteil einer be sonderen Abstimmung des Anodenkreises <B>16.</B> 17 auf die Empfangswelle des Gitterkreises 4, 5 in Kauf nehmen muss. Selbstverständlich können die Kondensatoren <B>16</B> und 4 mecha nisch gekoppelt werden.
Ein weiterer Vorteil wird erzielt; bei Verwendung einer Mehrfachröhre, wenn die Gitter getrennt herausgeführt werden. Eine Ausführung der Schaltung nach F'ig. 4 ist besonders zweckmässig. Hierin ist ein Rohr mit einer gemeinschaftlichen Kathode 18 und zwei Steuergittern 1 und 1' wiedergegeben. dessen beide Gitter teilweise über den mitt leren Teil der Kathode ineinaudergewiekelt sind.
Es sind gleichzeitig drei Anoden 19, 20, 21 vorhanden, während durch zwei Schirme 22:, 2<B>,</B>3 oder durch geeignete: <B>Ab-</B> stände in axialer Richtung längs der Na thode drei praktisch unabhängig wirkende Einzelsysteme mit diesen drei Anoden her gestellt sind.
Speist man, wie angegeben, die beiden Nebenanoden über zwei Schwingdros seln 10, 10', so kann man eine Rückkopp lung, wie in Fig. 2, auf den Gitterkreis mit Hilfe der Kondensatoren 9, 9' anbringen. Die gleichgerichtete Niederfrequenz wird aber von der mittleren Anode 20 parallel zu dem Anodenwiderstand 11 über den Kondensa tor 12.
von etwa 1 ,uF abgenommen und an den Empfänger 13 1.4 weitergegeben. In folge der Verschachtelung der beiden Gitter 1 und 1' vor der Anode 20 wird aber er reicht, dass die Steuerung des Anodenstromes durch die Trägerwelle und daher die Ano- dengleichrichtung in diesem mittleren Teil der Röhre aufgehoben wird.
Infolgedessen kann eine viel weitergehende Abdrosselung des Anodenstromes zu der Anode 20 erreicht werden, als bei irgend einer der vorgenann- ten einfachen Röhren oder bei den beiden Nebenanodenkreisen 19 und 21 möglich wäre. Die Regulierung der Rückkopplung kann hei dieser Schaltung ,genau so wie bei den vorgenannten Schaltungen erfolgen,
am besten wohl durch die in Fig. 4 angegebene Einschiebung eines geerdeten Rotors zwi- sehen die Kondensatoren 9, 9'.
Auch mit einer einzigen Hilfsanode und einer Hauptanode lässt sich eine unabhängige Gleichrichtung mit grosser Aussteuerung und Beseitigung der Trägerwelle an der Haupt anode und gleichzeitig eine Entdämpfung des Schwingungssystems mit der Hilfsanode durchführen. Fig. 5 zeigt eine entsprechende Schaltung. Hierin ist 1 eine Spezialröhre mit zwei Steuergittern 24 und 25. welche zum Teil über der Kathode und unterhalb der Hauptanode 20 verdrillt; sind, während das eine von ihnen, 2,5, unter der Hilfsanode 21 allein vorhanden ist, und daher auf den An odenstrom zur Hilfsanode eine wirksame Steuerwirkung mit einer zur Kurzwellen erzeugung ausreichenden Steilheit ausübt.
Es kann daher von der Hilfsanode 21 aus mit Hilfe eines Rückkopplungskondensators 9 re lativ kleiner Kapazität eine Entdämpfung des CTitterkreises,.4, <B>5,6</B> bewirkt werden, wobei inan wiederum durch eine Kurzwellendrossel 10 den Anodenkreis 21 auf Resonanz mit den angeschlossenen Betriebskapazitäten bringt. Am Anodenwiderstand 11 im Stromkreise der Hauptanode baut sich die eigentliche De- modulation auf und wird über einen Konden sator 12 abgenommen und dem Empfänger zugeführt.
Durch einen Metall- oder Glim- merschirin 23 werden die beiden Röhrenhälf ten elektrisch getrennt. Diese Spezialröhre bringt wiederum den Vorteil, dass die gleich zeitig mit dem Audioneffekt stets auftretende Anodengleichrichtung durch die Zwillings gitteranordnung im Hauptstromkreis der Anode 20 aufgehoben wird, wodurch es ge lingt, den Anodenstrom beinahe bis auf Null auszusteuern. Die Regulierung der Rück kopplung wird zweckmässig wieder durch Einschieben eines geerdeten Schirmes in den Kondensator 9 vorgenommen.
Eine eventuelle Unsymmetrie kann durch einen Ausgleichs kondensator 9' aufgehoben werden, welcher mit dem Rückkopplungskondensator 9 gleich sinnig gekoppelt ist und zur Folge hat, dass die kapazitive Belastung der beiden Steuer gitter 24 und 25 stets die gleiche bleibt und damit der Gegentaktbetrieb erhalten ist.
In an sich bekannter Weise können an Stelle getrennter Anoden auch getrennte Schirmgitter bei Anwendung von Audion- röhren mit Schirmgittern als Rückkopplungs elektroden benutzt werden. Dies gilt auch für die in. Fig. 4 und in Fig. 5 beschriebenen Schaltungen mit Spezialröhren. In allen die sen Fällen hat man die Schirmgitter über Ultrakurzwellendrosseln oder abgestimmte Hochfrequenzkreise mit der Anodenbatterie zu verbinden, so dass die Schirmgitter ver stärkte Spannungen der Ultrahochfrequenzen führen können.
Grundsätzlich braucht dann nur noch eine einzige Hauptanode in Verbin dung mit dem Anodenwiderstand 11 vorhan den zu sein, an dem der Fernsehempfänger angeschlossen wird. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in Fig. 5a dargestellt; die vor der Anode liegenden Steuergitterteile sind verdrillt, um die Trägerfrequenz im Anodenkreis zu unterdrücken. Es ist auf diese Weise möglich, den störenden Richt- effekt der Anodengleichrichtung ebenso zu beseitigen, wie es für Konstruktionen mit Zwillingsgittern beschrieben worden ist.
Allerdings müsste die Hochfrequenzspannung an den Schirmgittern um so viel Male stärker sein, als die Spannung an den Innengittern, wie das Durchgriffsverhältnis, damit eine hochfrequente Schwingung im greise der Hauptanode gerade kompensiert wird.