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Überlagerungsempfänger Die Erfindung betrifft einen überlagerungsempfänger,
insbesondere für das Gebiet der Dezimeterwellen, der einen großen Empfangsfrequenzbereich
lückenlos in mehrere kontinuierlich durchstimmbaren Teilbereichen gleichen Frequenzumfanges
bestreicht, mit mindestens zweimaliger Frequenzumsetzung, wobei der erste Zwischenfrequenzteil
auf mehrere Festfrequenzen umschaltbar ist.
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Es ist bekannt, daß für die Konstruktion eines Überlagerungsempfängers
mit einem großen Frequenzbereich im Dezimeterwellengebiet, z. B. von 200 bis 4000
MHz, die im Kurzwellen- und UKW-Gebiet üblichen Schaltungsanordnungen ungeeignet
sind. Das Verfahren, den gesamten Frequenzbereich in mehrere Teilbereiche dadurch
aufzuteilen, daß Überlagerer- und Eingangskreise stufenweise umschaltbar und innerhalb
der Stufen kontinuierlich durchstimmbar sind, ist in diesem Frequenzgebiet mit großem
Aufwand verbunden und bereitet vor allem wegen des damit verbundenen Gleichlaufproblems
große Schwierigkeiten.
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Eine bekannte Anordnung eines überlagerungsempfängers mit einem Empfangsfrequenzbereich
von 300 bis 2400 MHz arbeitet nach folgendem Verfahren: Die Frequenz des empfangenen
Signals wird mit Hilfe eines ersten Oszillators in einer Mischstufe so umgesetzt,
daß für den gesamten Frequenzbereich jeweils eine erste Zwischenfrequenz zwischen
300
und 600 MHz entsteht. Hierzu ist dieser Oszillator auf die drei Festfrequenzen
1200, 1500 und 1$00 MHz umschaltbar. Es entstehen somit insgesamt sieben Teilbereiche
mit je 300 MHz Frequenzumfang. Von den sechs Teilbereichen von 600 bis 2400 MHz
sind je zwei einer der Oszillatorfrequenzen zugeordnet, während im Teilbereich 300
bis 600 MHz der erste Oszillator abgeschaltet ist: Die so erhaltene Zwischenfrequenz
wird von einem im Bereich von 300 bis 600 MHz abstimmbareti Verstärker verstärkt
und durch einen durchstimmbaren zweiten Oszillator auf eine konstante zweite Zwischenfrequenz
umgesetzt.
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Dieses Verfahren hat jedoch folgenden wesentlichen Nachteil: Es existiert
grundsätzlich eine Einstellung (in dem angeführten Beispiel im Bereich 2 bei 600
MHz), bei der Empfangsfrequenz und Zwi= schenfrequenz gleich sind. In der Umgebung
dieser Stelle wird ein Signal doppelt empfangen, so daß sich eine störende Überlagerung
(Pfeifpunkt) ergibt. Dieser Pfeifpunkt ist nur zu vermeiden, wenn die niedrigste
Empfangsfrequenz über der höchsten Zwischenfrequenz liegt. Diese erforderliche Einschränkung
würde bei einem Empfänger mit einem Frequenzbereich von z. B. 200 bis 4000 MHz entweder
zu einer Vielzahl von Teilbereichen oder zu einer sehr großen relativen Frequenzvariation
der ersten Zwischenfrequenz führen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht
darin, daß bei einer Veränderung der Abstimmung der Zwischenfrequenz die Empfangsfrequenz
in denjenigen Teilbereichen, deren Empfangsfrequenz unter der Frequenz des ersten
Oszillators liegt, sich entgegengesetzt wie die Empfangsfrequenz in den übrigen
Teilbereichen verschiebt.
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Es ist bereits ein überlagerungsempfänger zum Empfang von Kurzwellenbändern
mit derselben Zwischenfrequenz für den Mittelwellenempfang bekannt; bei welchem
für den Empfang von zwei um etwa die doppelte Zwischenfrequenz voneinander entfernt
liegenden Kurzwellenbändern derselbe Oszillatorfrequenzbereich ohne Umschaltung
des Oszillatorabstimmittels dient und bei dem zum Übergang von dem einen Band auf
das andere lediglich der Eingangsschwingkreis umgeschaltet wird, der jeweils fest
auf die Mitte des zu empfangenden Bandes abgestimmt ist. Damit ist jedoch nur die
Bestreichung eines gegebenen Empfangsfrequenzbereiches durch zwei Teilbereiche möglich,
,nicht jedoch das lückenlose Bestreichen mit mehreren gleichen Teilbereichen.
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Es ist weiterhin bereits ein überlagerungseinpfänger für den Empfang
in mehreren Langwellen- und Kurzwellenbereichen unter Verwendung wahlweise einschaltbarer
Spulen bekannt, bei welchem im frequenzbestimmenden Oszillätorkreis lediglich den
Langwellenbereichen entsprechende Spulen vorgesehen sind und zur Überlagerung in
den Kurzwellenbereichen unter Weiterbenutzung der Langwellenspulen die vorhandenen
Oberwellen des Generators benutzt werden: Bei diesem bekannten Oberlagerungsempfänger
° sind also die bei den oben
genannten überlagerungsempfängem mit
für jeden Frequenzteilbereich vorgesehenen gesonderten überlagerungsoszillatoren
diese gesonderten überlagerungsoszillatoren durch die ausgewählten überwellenbereiche
ersetzt. Zwar ist bei diesen bekannten überlagerungsempfängern bekannt, den Zwischenfrequenzverstärker
auf eine feste höhere Frequenz für Kurzwellenempfang und eine feste tiefere Frequenz
für Langwellenempfang abzustimmen, jedoch dient diese Umschaltung nur zur an sich
bekannten Wahl speziell günstiger Zwischenfrequenzlagen und nicht zur Frequenzteilbereichumschaltung.
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Um diese Nachteile der bekannten überlagerungsempfänger zu vermeiden,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der erste überlagerer nur einen einzigen
kontinuierlich durchstimmbaren Frequenzbereich mit dem Frequenzumfang jedes der
Teilbereiche aufweist und die Auswahl der einzelnen Empfangsfrequenzteilbereiche
durch Umschalten des zweiten überlagerers auf die den Teilbereichen entsprechenden
Festfrequenzen erfolgt und daß jeder einzelnen Festfrequenz zwei Empfangsfrequenzteilbereiche
zugeordnet sind, derart, daß die Empfangsfrequenzen eines ersten Teilbereiches um
den Betrag dieser Festfrequenz Unterhab der Frequenz des ersten überlagerers und
die eines zweiten Teilbereiches um diesen Betrag oberhalb dieser Frequenz des ersten
überlagerers liegen.
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Soll ein erfindungsgemäßer überlagerungsempfänger beispielsweise ein
Gesamtfrequenzbereich von 200
... 4200 MHz überstreichen, so kann folgendes
Frequenzschema Anwendung finden:
| Empfangs- Oszillator- Zwischen- |
| Teilbereich frequenz frequenz frequenz |
| (MHz) (MHz) (MHz) |
| 1 200...1200 1700 ... 2700 1500 |
| 2 1200...2200 1700...2700 500 |
| 3 2200...3200 1700...2700 500 |
| 4 3200...4200 l700...2700 1500 |
Jeder einzelnen ersten Zwischenfrequenz entsprechen also zwei Empfangsfrequenzteilbereiche.
Man erkennt aus dem Frequenzschema, daß es eine optimale Dimensionierung gibt, bei
der die einzelnen Teilbereiche genau aneinander anschließen. Für diese optimale
Dimensionierung gilt:
| fz = 0,5 A f |
| fz2=1,5df =3f,1 |
| fz3=2,54f=5fzt...usw. |
Hierbei sind fz
1, f,2, f.
3 die verschiedenen ersten Zwischenfrequenzen,
d f der Frequenzumfang eines Teilbereichs.
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Es gilt die allgemeine Beziehung:
| fzn = (n-0,5) 4f , |
| n = 1, 2, 3 usw. |
Der wesentliche Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren liegt darin,
daß der erste überlagerer nur einen einzigen Bereich mit kleiner relativer Frequenzvariation
(im Beispiel 1:1,6) bestreichen muß, um einen großen Empfangsfrequenzbereich zu
erzielen. Ein störender Doppelempfang kann dabei durch geeignete Dimensionierung
leicht vermieden werden; hierzu muß die höchste Zwischenfrequenz in jedem Fall unter
der tiefsten Frequenz des ersten Oszillators liegen.
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Bei einem Überlagerungsempfänger nach der Erfindung ist es ausreichend,
nur in den beiden aneinandergrenzenden Teilbereichen mit der niedrigsten Zwischenfrequenz
(im Beispiel Bereich 2 und 3) zur Vorselektion kontinuierlich durchstimmbare, schmalbandige
Eingangsfilter zu verwenden. In allen anderen Teilbereichen kann mit festen Bandpässen,
deren Durchlaßbereich dem jeweiligen Teilbereich enstpricht, eine ausreichende Spiegelselektion
erzielt werden. Hierdurch wird das Gleichlaufproblem sehr vereinfacht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die als optimal gefundene
Stufung der ersten Zwischenfrequenz (1:3:5... usw.) vorteilhaft ausgenützt werden,
indem die Schwingkreise des ZF-Verstärkers nicht umgeschaltet werden, sondern als
mehrwellige Leitungsresonanzkreise ausgeführt werden. Die Umschaltung der ersten
Zwischenfrequenz erfolgt dann lediglich durch Umschaltung des zweiten Osziilators,
der diese in eine konstante zweite Zwischenfrequenz umsetzt. So kann in dem angeführten
Beispiel ein Leitungsresonanzkreis verwendet werden, der für die Zwischenfrequenz
500 MHz (Bereich 2 und 3) als 2/4,Kreis arbeitet, während er für 1500 MHz
(Bereich 1 und 4) als 3/4 Ä-Kreis arbeitet.
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In F i g. 1 ist das Blockschaltbild des Hochfrequenzteils eines derartigen
überlagerungsempfängern dargestellt. Das von der Antenne 1 empfangene Signal wird
über den Schalter 2 wahlweise einem der vier Eingangsfilter 3, 4, 5 oder 6 und nach
diesem über einen weiteren Schalter 7 der ersten Mischstufe 8 zugeführt. In dieser
wird das Signal mit der Frequenz des ersten, durchstimmbaren Oszillators
9
gemischt und dadurch in eine der beiden Frequenzen 500 oder 1500 MHz des
ersten Zwischenfrequenzteils 10 umgesetzt. Von diesem aus gelangt das Signal
in die zweite Mischstufe 11 und wird dort mit einer der beiden Frequenzen 650 oder
1650 MHz des zweiten Oszillators 12 gemischt, so daß eine konstante zweite
Zwischenfrequenz von 150 MHz entsteht. Diese kann nach Verstärkung in dem ZF-Verstärker
13 in weiteren, in F i g. 1 nicht gezeichneten Stufen entweder direkt gleichgerichtet
oder nochmals in eine niedrigere Zwischenfrequenz umgesetzt werden.
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Die beiden Eingangsfilter 4 und 5 werden im Gleichlauf
mit dem überlagerer 9 durch den Abstimmknopf 14 betätigt, während die beiden
Eingangsfilter 3 und 6 als feste Bandpässe ausgeführt sind. Der Frequenzbereichschalterknopf
15 betätigt sowohl die beiden Schalter 2 und 7 als auch den Frequenzumschalter des
zweiten Oszillators 12. Der erste Zwischenfrequenztei110 bedarf, wie beschrieben,
keiner Umschaltung.
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F i g. 2 zeigt schematisch den Anodenkreis einer solchen ZF-Verstärkerstufe
in Gitterbasisschaltung, die ohne Umschaltung auf den beiden Frequenzen 500 und
1500 MHz arbeitet. Die Anode der Triode 16 ist an den Leiter 17 angeschlossen, während
ihr Gitter für Hochfrequenz mit dem Masseleiter 18 verbunden ist. Das der Röhre
abgewandte Ende des Leiters 17 liegt durch den Kurzschluß 19 am Masseleiter 18.
Der Eingangskreis der Röhre sowie etwa zur Trennung von Gleichspannungen erforderliche
Kondensatoren sind der Einfachheit halber in der Darstellung weggelassen. Leiter
17 und Masseleiter
18 bilden zusammen mit der einstellbaren Kapazität
20 und der Röhrenkapazität einen Leitungsresonanzkreis.
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In dem Diagramm 21 ist die Spannungsamplitude zwischen den beiden
Leitern 17 und 18 in Abhängigkeit vom Ort aufgetragen, und zwar stellt die Kurve
22 die Spannungsverteilung bei 500 MHz, die Kurve 23 dieselbe bei 1500 MHz dar.
Da bei einem am offenen Ende kapazitiv belasteten Leitungsresonanzkreis das Verhältnis
der Resonanzfrequenzen von Oberschwingung (Kurve 23) und Grundschwingung (Kurve
22) größer als 3:1 ist, ist eine besondere Maßnahme erforderlich, um das Frequenzverhältnis
3:1 genau zu erreichen. Das geschieht zweckmäßigerweise durch eine am Ort des zweiten
Spannungsmaximums für die Oberschwingung zwischen die beiden Leiter geschaltete
einstellbare Kapazität 24. Die Wirksamkeit dieser Kapazität 24 ist für die Oberschwingung
um ein Vielfaches größer als für die Grundschwingung, so daß hiermit vorwiegend
die hohe Resonanzfrequenz (1500 MHz), mit der Kapazität 20 dagegen beide Resonanzfrequenzen
gleichzeitig eingestellt werden können.
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Durch Verschieben des Auskoppelkondensators 25 längs des Leiters 17
kann erreicht werden, daß der an die Anode der Röhre transformierte Außenwiderstand
und damit die Verstärkung für beide Frequenzen gleich ist.