Schaltung zum Empfang elektrischer Schwingungen mit selbsttätiger Regelung des Übertragungsmasses. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Empfang elektrischer Schwin- gungen, die mit Mitteln zur selbsttätigen Regelung des Übertragungsmasses in ent- gegengesetztem Sinne zu den 'Schwankungen der Eingangsamplitude versehen ist.
Es war bisher üblich, einen Ausgleich der verschieden grossen Eingangsspannungen, die die Antenne an den Empfängereingang lie fert, durch eine automatische Regelung der an der Verstärkung beteiligten Röhren her beizuführen.
Der Erfindung liegt die Er- kenntnis zugrunde, dass allen Schaltungen, bei denen allein der Verstärkungsgrad einer oder mehrerer Verstärkerröhren geregelt wird, ein schwerer Mangel anhaftet. Dieser Mangel besteht -darin, dass die erste ,geregelte Verstärkerstufe die vollen Amplitudenunter- schiede verarbeiten müss,,
welche- entsprechend den@Betriebsbedingungen vorkommen können. Im Falle eines Radioempfängers wirkt sich dies so aus, da.ss beim Fernempfang :
die Ein- gangsspannungen am Gitter der ersten ge regelten Röhre ausserordentlich gering sind und beim Übergang auf den Empfang eines sehr starken Ortssenders bis zu gewaltiger Grösse im Vergleich zu den Fernempfangs spannungen ansteigen. Es kann also sehr leicht zu erzner Übersteuerung der ersten Ver- stärkerstufe im Empfänger kommen,
obwohl der ganze Empfänger mit- Mitteln zur auto matischen Verstärkungsregelung ausgerüstet ist. Solche Übersteuerungen erzeugen aber bekanntlich nichtlineare Verzerrungen und Modulationseffekte, die zu Störungen Anlä,ss geben können.
Es ist daher erwünscht, .dass das Übertra- gungsverhältnis der Kopplung zwischen der Antenne und der Verstärkereinganbstufe beim Empfang schwachen Signale möglichst gross ist und zum Empfang stärkerer Signale so wein vermindert wird, dass eine Übersteue rung der ersten Verstärkerröhre vermieden wird.
Es sind bereits mechanische @ Anor.d- nungen angegeben worden, um die Antennen kopplung automatisch zu regeln, jedoch waren diese Anordnungen unbefriedigend, weil die Regelung nicht schnell genug arbeitete oder auch unstabil und unzuverläs sig war.
Mit der Erkenntnis, dass die nor malen Schaltungen zur automatischen Ver stärkungsregelung den Zweck der Kompen sation verschieden .grosser Empfängerein- gangsspannungen nicht ganz befriedigend erfüllen, war die Beobachtung verbunden, dass auch die automatische Regelung des Übertragungsmasses einer Kopplungseinrich- tung zwischen Antenne und Verstärkerein- gangskreis grundsätzlich nicht allein zum vollständigen Ausgleich der Eingangsspan nungen am Empfänger ausreichen kann.
Ziel der Erfindung ist daher die Schaf fung einer solchen Schaltung zur automa- tischen Veränderung der Kopplung zwischen dem Empfängereingang und dem Verstärker, die geeignet ist, im Verein mit einer automa tischen Verstärkungs-regelun:
g an einer oder mehreren Verstärkerröhren trotz grösster Ver schiedenheit oder schneller Veränderung der von der Antenne abgenommenen .Spannungen eine stets gleichbleibende Ausgangsspannung ohne Übensteuerungsverzerrungen zu liefern. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ausser einer Regelung, welche auf eine zur Verstärkung !der Schwingungen vor gesehene Röhre einwirkt, zwischen dieser Röhre und dem Empfängereingang eine ge regelte Kopplungseinrichtung vorgesehen ist.
deren Übertragungsmass durch eine darin als veränderliches Impedanzelement ein geschaltete und nicht zur Verstärkung der Schwingungen verwendete Röhre derartig geregelt wird, dass bei Änderungen der Schwingungsamplitude auf der Eingangs seite der Kopplung einrichtung sich die Schwingungsamplitude auf der Ausgangs seite in geringerem Masse ändert.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Kopplungseinrich tung zur Kopplung einer Antenne mit einem abgestimmten Übertragungskreis. Als Regel- mittel dient eine Entladungsröhre, die so ge- schaltet .ist,
dass die wirksame Recktanz ihres Eingangskreises .eine einstellbare Kopplungs- kapazität in Reihe mit dem Antennenkreis bildet. Ferner sind Mittel vorgesehen, um eine Regelspannung zu erzeugen, welche von der Amplitude der übertragenen,Schwingun- gen abhängig ist;
diese Spannung wird in negativer Polung dem Steuergitter der Röhre zugeführt, so dass die Arbeitssteilheit der Röhre und damit die wirksame Recktanz ihres Eingangskreises und infolgedessen das Übertragungsmass der Kopplungseinrichtung automatisch in Abhängigkeit von der Signal amplitude geregelt werden.
Es wird somit verhindert, dass Verzerrungen beim Eintref- fen besonders starker Signale in der ersten Floohfrequenzstufe entstehen. Eine darauf folgende, an verschiedenen Verstärkerröhren wirksame normale automatische Verstär kungsregelung stellt den weiteren, fast völ ligen Ausgleich der Amplitudenunterschiede her.
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer beschrieben.
In Fig.'1 ist die Schaltung eines Radio- empfängers dargestellt, der eine Kopplungs- einrichtung enthält, welche in ihrer Gesamt heit mit 10 bezeichnet ist. Diese Kopplungs- einrichtung liegt in der darga-@tellten Schal tung zwischen dem Antennenkreis und dem Eingangakrels des Empfängers;
der An- tennenkreis wird dabei durch die Antenne 1'1 und die Erdung 11a gebildet, während der abgestimmte Eingangskreis 18 den Gitter- kreis der Hoehfrequenzverstärkerröhre 1.2 bildet.
Auf die Rühre 12 folgen nachein ander die selbstschwingende Trausponie- rungsstufe <B>13,</B> der 2;wischenfrequenzverstäT- ker 14, der Demodulator 15, in welchem gleichzeitig eine Regelspannung zur automa tischen Verstärkungsregelung erzeugt wird, der Niederfrequenzverstärker 1:6 und der Lautsprecher 17.
Wenn man von der beson deren Bauart und Wirkungsweise der Kopp- lungseinricUtung 1'0 im Augenblick absieht, so stellt die beschriebene Schaltung einen gebräuchlichen Superheterodyne-Empfänger dar, dessen Wirkungsweise bekannt ist, so dass eine ins einzelne gehende Erklärung der Wirkungsweise überflüssig ist.
Die Kopplungseinrichtung 14 enthält einen abgestimmten Übertragungskreis 18, dessen Zweige aus einer Induktivität 19 und einem Kopplungskondensator 20 in Reihe mit dem Abstimmungskondensator 21 gebildet werden.
Um. die Kopplungswirkung regeln zu können, ist die Antenne 11 mit der Erde 11a über,den Eingangskreis der Entladungs röhre '22 verbunden; im Antennenkreis liegen ausserdem die Kondensatoren 20 und 2<B>3</B>.
Der Kondensator 20 bildet auf diese Weise eine kapazitive Kopplungsimpedanz, die gleich zeitig .dem Antennenkreis und -dem Reso nanzkreis 18 angehört. Die Röhre 22 ist im Schaltbild als Pentode :dargestellt;
es kann. jedoch auch jede andere Entladungsröhre mit drei oder mehr Elektroden verwendet wer den, die so geschaltet ist, da.ss .die Röhre als solche in ihrem EingangskTeis, das heisst zwi schen dem Steuergitter und der Kathode,
eine wesentliche Betriebskapazität aufweist. Zwi- sehen dem Steuergitter und der Anode ist der einstellbare Kondensator 24 eingeschaltet, um die Betriebskapazität zwischen dem Gitter und der Kathode zu erhöhen..
Im Anodenkreis liegt gleichzeitig eine höhe Impe- danz 25, die im Schaltbild als vorwiegend Olimsoher Widerstand dargestellt ist.
Die Anodenspannung und die Schirm- gitterspannung werden an den mit + B und. + Se bezeichneten, Klemmen zugeführt.
Die Kathode der Röhre 22 wird in,der iSchaltun@g auf dem gleichen mittleren Potential .gehalten wie die Kathode der Röhre 12 -und ist mit dieser über eine Hochfrequenzdrwselspule <B>2</B>6 verbunden. Zwischen der Kathode der Röhre 12 und Erde liegt der Widerstand 27 .zur Erzeugung einer :
geeigneten Kathodenvor- spannung an den Röhren 112 und 22, sowie der Überbrückungskondensator 2.7a.
Wenn im Anodenkreis einer -Röhre eine hohe Impedanz liegt, wie z. B. der Wider- stand 2<B>,</B>5 im Anodenkreis der Röhre 212, so ist bekanntlich die Betriebskapazität zwi- schen dem Gitter und der Kathode der Röhre angenähert durch die nachfolgende Formel gegeben:
C = CG.-.o + (,U + 1) CG-A worin C = Betriebskapazität "zwischen 'Gitter und Kathode, statische (geometrische) Kapazität zwischen Gitter und. Kathode CC,..A = Kapazität zwischen Gitter und Anode ,
u = Spannungsverstärkung der Röhre bedeuten.
Die Betriebskapazität zwischen -Gitter und Kathode verändert sich .also mit einigen Fak toren, welche mit der Arbeitss .teilheit der Röhre zusammenhängen.
Solche Faktoren sind zum Beispiel die Belastungsimpedanz im Anodenkre4e, die Vorspannungen des Schirm gitters und der Anode und die Gittervor- spannung. Diese Betriebskapazität ist daher hervorragend ,dazu geeignet,
meiner Kopp- lungseinrichtung als einstellbare Kopplungs- kapazität zu dienün; sie wird in der vor liegenden Schaltung auch in dieser Weise benutzt.
Um die Arbeitssteilheit der Röhre 22 und damit ,die Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode zu verändern, wird dem iSteuer- gitter der Röhre eine veränderliche Regel- spannung zugeführt.
Zur Erzeugung dieser Regelspannung ist ein besonderer Zwischen- frequenzverstIrker 28 vorgesehen, welcher ein sehr breites Zwischenfrequenzband durch lässt;
auf diesen Zwischenfrequenzverstärker <B>28</B> folgt ein Gleichrichter 29, welcher aus -den verstärkten Zwischenfrequenzsühwingungen die Regelspannung erzeugt.
Der Verstärker 28 ist so dimensioniert, dass er ein Frequenz band von im wesentlichen .der ;
gleichen Breite durchlässt, wie das vom Kopplungssystem T0 durchgelassene Frequenzband, das heisst es wird nicht nur ein Frequenzband von der Breite -des gewünschten @Signals @duTahgelas- sen, sondern es werden anoh alle Störungen, welche von ,
der Antennenkopplungseinrich- tung durchgelassen wer-dien, in dem Verstär- ker 2'8 verstärkt. Die vom Gleiohriehter \?9 erzeugte Regelspannung -wird über den Widerstand 29a dem Steuergitter der Röhre 22 in negativer Polung zugeführt.
Ausser dem wird diese Regelspannung auch dem Steuergitter der Röhre 1;e zugeführt, so dass sioh eine zusätzlich Verstärkungsregelung in .der ersten Verstä.rkerstufe ergibt.
Um @die Antennenkopplung und die Ver- stärku:ng der Röhre 12 auch von Hand regeln zu können, ist in der Regelspannungsleitung der Schalter 30 vorgesehen, durch welchen .die Steuergitter der Röhren 22 und 12 von dem Ausgangskreis des Gleichrichters 29 ab getrennt und mit der einstellbaren Anzap- fung .31a ödes Spannungsteilers 31 verbunden werden können.
Dieser Spannungsteiler ist seinerseits mit der Vorspannungsbatterie 32 verbunden.
Wenn die Schaltung mit automatischer Regelung betrieben werden soll, ist der Schalter 30 mit dem Ausgangskreis des Gleichrichters 29 verbunden, wie es in der Schaltung dargestellt ist.
Die der Röhre \? 2 zugeführten Betriebsspannungen einschliess lich der durch ,den Widerstand 27 erzeugten Gittervorspannung, die Grösse des Konden- sators 24 und die Werte der übrigen zur Röhre 2'2 gehörigen Schaltungselemente sind so .gewählt, dass bei der Empfangsamplitude Null oder bei schwachen Empfangsamplitu den die Betriebskapazität zwischen Gitter und Kathode einen Maximalwert erhält,
so dass sich entsprechend ein Maximum des Übertrabgungsmasses für die Kopplungsein- richtung ergibt. Aus praktischen Versuchen hat sich ergeben, dass der Maximalwert der Betriebskapazität dabei zwischen dem ein facher und zehnfachen Wert der Antennen kapazität liegen soll.
Infolge dieser Rege lung ist beim Empfang verhältnismässig sohwa-cher Signale das Übertragungsmass der Kopplungseinrichtung gross, so dass sich im Eingangskreis der Röhre 12 verhältnismässig grosse Spannungen ,der Empfangsfrequenz argeben, die noch ausreichen, um ein ge nügend starkes Hervortreten der Empfa.ngs- signale gegenüber den unvermeidlichen Eigengeräuschen zu gewährleisten.
Wenn nun die Amplituden der Schwin gungen im Antennenkreis stark anwachsen sei es, dass die Amplitude der ;gewünschter, Empfangsschwingungen stark zunimmt oder dass starke Störungen auftreten -, so dass bei maximaler Antennenkopplung die Röhre 12 übersteuert werden würde, so werden diese starken Schwingungen durch den Verstärker 28 verstärkt und mit Hilfe des Gleichrichters 29 in eine entsprechende Regelspannung um geformt.
Diese Regelspannung bewirkt eine Veränderung der Arbeitssteilheit der Röhre e2 und mithin der Betriebskapazität zwi- schen Gitter und Tathode in umgekehrter Abhängigkeit von der Amplitude der auf genommenen Schwingungen.
Dadur.oh wird die im Antennenkreis als Reihenkapazität angeordnete Betriebskapazität zwischen Git ter und Kathode der Röhre 22 auf einen Be trag vermindert, welcher wesentlich geringer als die Antennenkapazität ist.
Auf diese Weise wird da.s tbertragungs mass der An- tennenkopplungseinrichtung selbsttätig in umgekehrter Abhängigkeit von der Ampli tude der übertragenen Schwingungen ge regelt, und zwar so, dass sich automatisch das maximale, aber mit Rüel,
-isicht auf die Aussteuerbarken der Röhre 12 nach zuläs- si.ge Übertragungsmass in der Kopplungsein- richtung ergibt. Die zusätzliche Verstär kungsregelung in der Röhre 12 bewirkt dabei einen weiteren Ausgleich von Amplituden- schw ankungen.
Aus der obigen Beschreibung geht her vor, dass durch die beschriebene Ausfüh rungsform der Erfindung die Kopplung zwi schen zwei Kreisen leicht eingestellt werden kann, wobei ganz besonders eine befriedigend arbei.terde automatische Regelung der Kopp lung erhalten wird.