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Empfänger für Einseitenbandsignale Die Erfindung bezieht sich auf
einen Empfänger für Einseitenbandsignale im Bereich der kurzen und sehr kurzen elektromagnetischen
Wellen mit wenigstens einer überlagerungsstufe, an die ein in der Verstärkung selbsttätig
geregelter Zwischenfrequenzverstärker anschließt und bei dem zur Verstärkungsregelung
aus den Empfangssignalen eine vorzugsweise zugleich der Rückumsetzung der Empfangssignale
in die Basisbandlage und insbesondere auch der Frequenznachstellung des Empfängers
dienende Trägerspannung ausgesiebt wird, bei dem ferner eine Schalteinrichtung verwendet
wird, die, von der (dem) Verstärkungsregelspannung (Verstärkungsregelstrom) des
Empfängers gesteuert, zur Sperrung des übertragungsweges im Empfänger dient, wenn
beispielsweise auf Grund fehlenden Eingangssignals unzulässig hohe Rauschspannungsanteile
im Empfängerausgangssignal vorhanden sind.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine elektronische Schalteinrichtung,
zur Verwendung in Empfängern der vorbezeichneten Art.
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Bei Einseitenbandempfängern, die vorzugsweise zur Übertragung der
Informationen sehr vieler Telefoniekanäle dienen und die vor allem im Gebiet der
Dezimeter- und Zentimeterwellen arbeiten, ist zum Ausgleich von Schwankungen der
Eingangssignalamplitude .eine automatische Verstärkungsregelung erforderlich. Die
Schwankungen der Eingangssignalampli-Lude können bei Funkstrecken mit mehreren Funkfeldern
und mehrfach darin verwendeten bestimmten Übertragungsfrequenzen z. B. auf überreichweiten
beruhen. Bei Funkstrecken, die mit Streustrahlungsempfang arbeiten, sind wertmäßig
ähnliche Schwankungen möglich. Die Verstärkungsregelung derartiger Empfänger arbeitet
in der Weise, daß eine zunächst vorhandene künstliche Verstärkungsminderung durch
eine vom Empfangssignal abgeleitete Regelspannung so weit rückgängig gemacht wird,
daß der Ausgangspegel des Empfängers einem vorgegebenen Wert entspricht. Die hierfür
bei Empfangssignalmindereng eintretende Verstärkungserhöhung vergrößert auch den
Einfluß des Rauschens der Eingangsstufen des Empfängers. Fällt bei derartigen Anlagen
der vom Empfänger aufgenommene Fernsender aus oder wird die Funkfelddämpfung in
dem Übertragungsweg zwischen dem fernen Sender und der Empfängerantenne wesentlich
höher, als es den üblichen Betriebszuständen entspricht, so wird am Ausgang des
Empfängers eine Geräuschspannung unzulässig hoher Amplitude abgegeben. Es ist deshalb
bei derartigen Empfängern erforderlich, den Empfängerausgang abzuschalten; wenn
eine zu hohe Geräuschspannung am Ausgang auftritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Empfänger zum
Empfang von Einseitenbandsignalen eine besonders günstige und vorteilhafte Ausgestaltung
dieser Abschaltung des Empfängerausganges vorzunehmen.
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Ausgehend von einem Empfänger für Einseitenbandsignale im Bereich
der kurzen und sehr kurzen elektromagnetischen Wellen mit wenigstens einer Überlagerungsstufe,
an die ein in der Verstärkung selbsttätig geregelter Zwischenfrequenzverstärker
anschließt und bei dem zur Verstärkungsregelung aus den Empfangssignalen eine vorzugsweise
zugleich der Rückumsetzung der Empfangssignale in die Basisbandlage und insbesondere
auch der Frequenznachstellung des Empfängers dienende Trägerspannung ausgesiebt
wird, bei dem ferner eine Schalteinrichtung verwendet wird, die, von der (dem) Verstärkungsregelspannung
(Verstärkungsregelstrom) des Empfängers gesteuert, zur Sperrung des übertragungsweges
im Empfänger dient; wenn beispielsweise auf Grund fehlenden Eingangssignals unzulässig
hohe Rauschspannungsanteile im Empfängerausgangssignal vorhanden sind, wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß in der Weise gelöst; daß die Schalteinrichtung zwischen
der letzten geregelten Zwischenfrequenz-Verstärkerstufe und der Anordnung zur Umsetzung
in die Basisbandlage liegt und außer von der (dem) Verstärkungsregelspannung (Verstärkungsregelstrom)
auch durch Einwirkung der ausgesiebten Trägerspannung betätigt wird, sobald diese
um einen Betrag von mehr als etwa 3 db unter den Normalpegel abgesunken ist.
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Es ist zwar insbesondere von den Empfängern für Frequenzmodulation
her bekannt, den übertragungsweg
im Empfänger dann zu sperren,
wenn beispielsweise auf Grund fehlenden Eingangssignals die Rauschspannungsanteile
im Empfängerausgangssignal unzulässig hoch werden. Dies tritt vor allem bei FM-Rundfunkempfängern
während des Abstimmvorganges auf, da bei fehlendem Eingangssignal die Verstärkung
des Empfängers durch die automatische Verstärkungsregelung auf einen hohen Wert
gebracht wird. Es sind viele Schaltungen bekanntgeworden, um das Niederfrequenzrauschen
in diesen Fällen dadurch zu unterdrücken, daß in Zwischenphasen fehlenden Eingangssignals
der Niederfrequenzsignalverstärker gesperrt wird. Das spezielle Ziel dieser Vorschläge
ist dabei ein möglichst steiler Anstieg der zur Sperrung benötigten Verriegelungskriterien,
weshalb in vielen Schaltungen dieser Art zusätzliche, das Niederfrequenzrauschen
hoch verstärkende Anordnungen vorgesehen sind.
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Es sind auch Anordnungen bekanntgeworden, bei denen eine Sperrung
im Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzweg des Empfängers vorgenommen wird. Bei einer
speziellen Schaltung für einen Frequenzmodulationsempfänger wird die Demodulatorröhre
auf der Hochfrequenzseite durch eine negative Festvorspannung so lange blockiert,
bis das über eine zusätzliche vorherliegende Diode gleichgerichtete ZF-Signal bzw.
Eingangssignal ausreichend groß zur Entsperrung der Modulatorröhre geworden ist.
Derartige Schaltungen lassen sich jedoch auf einen so speziellen Empfänger für Einseitenbandmodulation,
wie er der Erfindung zugrunde liegt, nicht mit Vorteil anwenden, und insbesondere
würde hierdurch die eingangs geschilderte spezielle Aufgabe des Erfindungsgegenstandes
nicht befriedigend gelöst werden können.
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Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin,
daß mit der Regelgröße für die Verstärkungsregelung und mit der ausgesiebten Trägerspannung,
vorzugsweise über einstellbare Dämpfungsglieder, je ein Schaltverstärker mit einem
unteren Schwellwert für das Ansprechen gespeist wird, die, solange die Regelgröße
und die Trägerspannung eine für die Normalfunktion des Empfängers genügend hohen
Pegel aufweisen, in ihrem einen Schaltzustand verharren, und daß von diesen beiden
Schaltverstärkern die Schaltvorrichtung gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer
weiteren Schaltstufe als Kombinator in der Weise gesteuert wird, daß zumindest durch
das Kippen von nur einem der Schaltverstärker in den anderen Schaltzustand der ;
Übertragungsweg für das Basisband aufgetrennt wird.
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Eine gerade für Einseitenbandempfänger dieser Art besonders vorteilhafte
elektronische Schaltvorrichtung besteht in Weiterbildung der Erfindung darin, daß
ein Transistor in Emitterschaltung vorgesehen ist, dem vorzugsweise über einen Übertrager
die Eingangssignale hochohmig zugeführt werden, insbesondere durch Vorschaltung
eines Widerstandes in der Basiszuleitung, und daß zur Sperrung des übertragungsweges
der vorzugsweise auch ausgangsseitig einen Übertrager enthaltenden Stufe, der Basiselektrode
eine Vorspannung derartiger Polarität und Amplitude zugeführt wird, daß die Emitter-Basis-Strecke
dieses Transistors weit im Flußgebiet betrieben wird und sehr niederohmig ist, und/oder
daß die Kollektorgleichstromzuführung des Transistors unterbrochen wird. Hierfür
ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich die Ubersetzungsverhältnisse der Eingangs-und
Ausgangsschaltung des Transistors und die entsprechenden Arbeitswiderstände derart
gewählt sind, daß in Übertragungsrichtung für die gesamte Abschaltvorrichtung eine
Verstärkung in der Größenordnung von 1 gegeben ist.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeipielen näher
erläutert.
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Die F i g. 1 zeigt im Schemabild einen Empfänger für Einseitenbandsignale,
in dem von einer Empfangsantenne aus über die üblichen Weichen- und Filterschaltungen
und eventuellen Laufzeitglieder 1
das Empfangssignal einer Eingangsüberlagerungsstufe
2 zugeführt wird. Beispielsweise liegt das Empfangssignal im Frequenzbereich um
400 MHz. Das Empfangssignal wird mittels eines überlagerungsoszillators 10 in der
Stufe 2 in eine Frequenzlage im 35-MHz-Gebiet umgesetzt. In dieser Frequenzlage
wird das Signal in einem in der Verstärkung in mehreren Stufen regelbaren Zwischenfrequenzverstärker
3 im Pegel angehoben und einem weiteren Frequenzumsetzer 4 zur Frequenzumsetzung
beispielsweise in die 2-MHz-Lage zugeführt. Zu dieser Frequenzumsetzung wird die
überlagerungsspannung aus einem 'Gberlagerungsoszillator 11 entnommen.
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Die Zwischenfrequenzsignale in der 2-MHz-Lage werden in einem zweiten,
wenigstens teilweise in der Verstärkung geregelten Zwischenfrequenzverstärker 5
noch weiter selektiv verstärkt und über eine Gabel-Schaltung 6 einerseits dem Basisbandausgang
und andererseits der Frequenznachstellung und Verstärkungsregelung des Empfängers
zugeführt. Zur Basisbandgewinnung ist an die Gabelschaltung 6 ein selektives Filter
7 angeschaltet, welches den Frequenzbereich der 2-MHz-Lage passieren läßt, der die
den Informationen des Basisbandes zugeordneten Frequenzen enthält. Gegebenenfalls
kann diesem Filter noch ein Vertärker in der 2-MHz-Lage zugeordnet sein oder dieses
Filter in einem solchen Verstärker mit einbezogen sein. An den Ausgang dieses Verstärkers
schließt sich eine Schaltvorrichtung 8 an, an deren Ausgang ein dritter Frequenzumsetzer
9 zur Rückumsetzung der Signale aus der 2-MHz-Lage in die Basisbandlage angeschaltet
ist.
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Die für die Rückumsetzung in die Basisbandlage erforderliche Nullschwingung
wird aus der Gabelschaltung 6 über das den Informationsgehalt der Kanäle in der
2-MHz-Lage sperrende Filter 14, einen gegebenenfalls damit vereinigten Verstärker
15 und ein Quarzfilter 16 gewonnen und von diesem Quarzfilter 16 über eine Gabelschaltung
17 entnommen.
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Die Gabelschaltung 17 ist vorgesehen, weil die Nullschwingung beim
Ausführungsbeispiel noch für weitere Aufgaben herangezogen wird. So wird einerseits
die Nullschwingung einer Regelspannungserzeugung 13 zugeführt, die der Frequenznachstellung
des ersten überlagerungsoszillators 10 mittels einer beispielsweise motorischen
Frequenznachstellung 12 dient. Andererseits wird aus der Nullschwingung über eine
Regelspannungs-Erzeugungseinheit 18 eine Regelspannung bzw. Regelgröße abgeleitet,
welche die Verstärkung in den Zwischenfrequenzverstärkern 3 und 5 in der einleitend
beschriebenen Weise beeinflußt.
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Insoweit entspricht der Aufbau des Empfängers im wesentlichen dem
nach der deutschen Patentschrift 1080 616, und es ist auch insoweit das gleiche
Frequenzschema wie dort vorausgesetzt.
Zusätzlich sind bei dem Empfänger
zwei Schaltstufen 19 und 20 vorgesehen, denen über einstellbare Dämpfungsregler
22 bzw. 23 einerseits die Regelgröße der Verstärkungsregelung und andererseits die
Nullschwingung zugeführt werden. Die Schaltstufen sind derart vorgespannt, daß sie
erst bei Änderung der ihnen zugeführten Eingangsspannung über eine vorgegebene Schwelle
hinaus in ihren anderen Schaltzustand kippen und eine konstante Ausgangsspannung
abgeben. Die Ausgänge beider Schaltstufen 19 und 20 sind weiterhin
in einer Kombinationsschaltung 21 (Kombinator) zusammengeführt, die so gestaltet
ist, daß auch beim Umkippen nur einer der Stufen 19 und 20, die im Normalfall -
also bei ausreichendem Empfangssignal - durchgeschaltete Schaltvorrichtung 8 öffnet.
Im einfachsten Fall kann diese Schaltvorrichtung 8 ein Relaiskontaktpaar, vorzugsweise
extrem geringer Abschaltzeit sein.
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In der F i g. 2 sind die beiden Stufen 19 und 20 (vgl. F i g. 1) mit
ihren zugehörigen Dämpfungsreglern 22 und 23 in den wesentlichen Details
herausgezeichnet. Sämtliche Stufen sind mit Transistoren bestückt. Der Dämpfungsregler
22 ist ein Potentiometer, dessen einstellbare Ausgangsspannung über einen der Entkopplung
dienenden Transistor dem Schaltverstärker mit den zwei Transistoren 25, 26 zugeführt
wird. Der auf die Entkopplungsstufe folgende Transistor 25 ist im Normalfall leitend,
und der zugehörige zweite Transistor 26 ist im Normalfall nichtleitend.
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Unter Normalfall wird verstanden, daß das Empfangssignal und damit
auch das von diesem abgeleitete Kriterium innerhalb der für einen brauchbaren Betrieb
zulässigen Grenzen liegt. Vom Arbeitswiderstand im Kollektorkreis des Transistors
26 wird über einen Richtleiter 27 ein der Kombination der Ausgangsspannung
des Schaltverstärkers 25, 26 mit der Ausgangsspannung des weiteren Schaltverstärkers
20
dienender Kombinator 21 gespeist, der aus einem Transistor
28 in Emitterschaltung besteht. Der Schaltverstärker 20 umfaßt ebenfalls
zwei Transistoren 25'
und 26', von denen im Normalfall 25' leitend
ist. Der zugeordnete Dämpfungsregler 23 wird durch einen in die Basiszuleitung
des Transistors 25' eingefügten regelbaren Widerstand 23 gebildet. Da die
zugeführte Nullschwingung eine Wechselspannung ist, wird sie zunächst in der Spannungsverdopplerschaltung
29 gleichgerichtet und dann über den Dämpfungsregler 23 dem in Übertragungsrichtung
ersten Transistor 25' eingespeist. Im Normalfall, d. h. bei ausreichender Amplitude
der Nullschwingung, ist auch hier der in Übertragungsrichtung erste auf den Dämpfungsregler
folgende Transistor leitend und der darauffolgende Transistor gesperrt.
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Die im Normalfall vorhandenen relativ negativen Kollektorspannungen
der gesperrten Transistoren 26, 26' bewirken, daß der jeweils entsprechende Kombinationsrichtleiter
27, 27' gesperrt und der Kombinationstransistor 28 in gefordertem Maße leitend
ist. Seine Kollektor-Emitter-Spannung geht damit auf die Restspannung von etwa 0,1
bis 0,5 V zurück. Fällt nun entweder über 23, 20 oder über 22,19 oder über beide
Kanäle ein entsprechendes Eingangssignal aus, so werden, je nachdem, der eine oder
der andere der Kombinationsrichtleiter 27, 27' oder auch beide niederohmig, wodurch
am Kollektor des Kombinationstransistors 28 eine hohe negative Spannung gegenüber
dem Bezugspotential auftritt. Diese relativ hohe negative Spannung (verbunden mit
geringen Kollektorstrom) dient zur Sperrung der Übertragung indem beispielsweise
der Arbeitskontakt eines Relai; 36', über den die Verbindung zwischen 7 und 9 ir
F i g. 1 normalerweise erfolgt, öffnet.
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Eine besonders vorteilhafte Auswertung der erwähnten negativen Spannung
gegen das Bezugspotential besteht in Weiterbildung der Erfindung darin, daß so,
wie in der F i g. 3 angedeutet, die Abschaltevorrichtung 8 (der F i g. 1)
aus einer Transistorstufe vorzugsweise in Emitterschaltung besteht; der die Signale
beispielsweise in der 2-MHz-Lage über einen Übertrager 30 auf der Basisseite
zugeführt und über einen weiteren Übertrager 31 auf der Kollektorseite entnommen
werden. In die Basiszuleitung ist für das Signal ein im Vergleich zum niedrigstmöglichen
Widerstand der Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors 32 relativ hoher Widerstand
33 eingeführt. Beispielsweise kann dieser einen Wert in der Größenordnung von 1
bis 2 Kiloohm haben, wenn der niedrigstmögliche Eingangswiderstand des Transistors
32 einige Ohm beträgt. Die Übertrager 30 und 31 sind beim Ausführungsbeispiel vorgesehen,
um die gleichstrommäßige Abtrennung vom voraus-; gehenden und nachfolgenden Schaltungsteil
leichter zu erreichen. An Stelle dieser Übertrager sind demzufolge auch Kondensatorkopplungen
möglich. Weiterhin ist aus übertragungstechnischen Gründen sowohl eine Spannungsgegenkopplung
z. B. vom Ausgangsübertrager 31 als auch eine Stromgegenkopplung vorgesehen.
Die Stromgegenkopplung geschieht über einen Widerstand 35 in der Kollektorzuleitung.
Die gesamte Gegenkopplung erfolgt durch eine Rückführung über das RC-Glied
34 auf den Transistoreingang. Beide Gegenkopplungen sind in vorteilhafter
Weise so aufeinander abgestimmt, daß in Verbindung mit dem Arbeitswiderstand des
Transistors anschlußseitig im Ausgang der Schaltvorrichtung eine Ausgangsimpedanz
angeboten wird, die wenigstens nahezu mit der Impedanz des anzuschließenden Zweiges
der Übertragungsanlage übereinstimmt. Vorzugsweise soll diese Ausgangsimpedanz durch
die entsprechende Wahl der beiden Gegenkopplungen bei etwa 75 Ohm liegen.
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Die Einstellung des Basisstromes des Transistors 32 geschieht
mittels eines Spannungsteilers aus zwei Widerständen 36, 37, die zwischen das Bezugspotential
und dem negativen anderen Anschluß der Betriebsspannungsquelle eingeschaltet sind.
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In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß bei der Beschreibung der
Schaltung in den Ausführungsbeispielen pnp-Transistoren vorgesehen sind, bei denen
der Kollektor negativ gegenüber dem Emitter vorzuspannen ist. Werden andersartig
gepolte Transistoren verwendet, so sind sinngemäß die Potentiale gegenüber denen
in den Beispielen angegebenen zu ändern.
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Über den Spannungsteiler 36, 37 ist im Normalfall der Basisstrom so
eingestellt, daß eine übertragung vom Eingang des ersten Übertragers 30 zum
Ausgang des zweiten Übertragers 31 in der geforderten Weise sichergestellt
ist, vorzugsweise derart, daß praktisch keine Übertragungsdämpfung und auch keine
Verstärkung eintritt. Das bedeutet, daß die Verstärkung in der Größenordnung von
1 liegt.
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Soll nun der Übertragungsweg rasch gesperrt werden, so ist es nur
erforderlich, den unteren einseitig an das Bezugspotential angeschlossenen Widerstand
37
des Spannungsteilers vom Bezugspotential abzutrennen, z. B. mittels eines Schalters
38. Dadurch liegt än der Basis des Transistors 32 gegenüber dem Emitter- eine stark
negative Spannung, die den Arbeitspunkt weit in das Flußgebiet verlagert. Der Transistor
wird dadurch sehr niederohmig im Eingang und verliert seine Aussteuerungsfähigkeit
durch Kollektorstrombegrenzung. Durch das Steuern in den niederohmigen Bereich wird
durch. die Kollektorstrombegrenzung und die damit verbundene Verstärkungsminderung
noch die Spannungsteilung für das Signal über den in die Basiszuleitung für das
Signal eingeschalteten hochohmigen Widerstand 33 wirksam, der in Reihe mit der niedrigen
Eingangsimpedanz des Transistors 32 liegt. Bei Durchschaltung tritt nach außen hin
diese Spannungsteilung nicht in Erscheinung, weil sie durch die Verstärkung in Verbindung
mit den Gegenkopplungen ausgeglichen wird.
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Eine alternative Möglichkeit zur schnellen Abschaltung besteht darin,
daß die Kollektorstromzuführung für den Transistor unterbrochen wird. Auch in diesem
Fall wird die Emitter-Basis-Strecke wegen des fehlenden Kollektorstromes niederohmig,
und der übertragungsweg wird in der geforderten , Weise gesperrt.
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In der F i g. 4 ist noch gezeigt, wie die Widerstände des in der F
i g. 3 erläuterten Spannungsteilers 36, 37 zur Basisstromeinstellung des Kombinationstransistors
28 aus der F i g. 2 vorteilhaft einfach vereinigt werden können. Der auf Bezugspotential
liegende Widerstand 37' lieb in der Emitterzuleitung des einen Transistors 28, und
der Widerstand 36 des Spannungsteilers ist der Arbeitswiderstand 36' des Kombinationstransistors
28. Die Widerstände sind in diesem Fall so zu bemessen, daß bei durchgeschaltetem,
also leitendem Kombinationstransistors 28 die Kollektorrestspannung und die an dessen
Emitterwiderstand 37' auftretende Spannung das zu fordernde Basispotential ergeben.