DE807515C

DE807515C - Schaltung fuer den superregenerativen Empfang

Info

Publication number: DE807515C
Application number: DEP19316D
Authority: DE
Inventors: Hendrik De Lange
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1945-12-08
Filing date: 1948-10-23
Publication date: 1951-06-28
Also published as: US2525529A; FR936517A; BE469719A; GB639990A; CH254964A; NL65637C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 28. JUNI 1951

p 19316 VIIIa I jicf¹ I)

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen, besonders von Ultrahochfrequenzschwingungen (λ < 15 m), bei der die Hilfsschwingung vorzugsweise von einem gesonderten Generator erzeugt wird.

Die bekannten Schaltungen zum superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen weisen den Nachteil auf, daß die Trennschärfe verhältnismäßig gering ist. Dies rührt daher, daß sie nur von einem einzigen Schwingungskreis bewirkt wird.

Zur Verbesserung der Trennschärfe wurde bereits vorgeschlagen, die Zeit, während der der Eingangsschwingungskreis einen Widerstand mit einem Wert von etwa 0 hat, möglichst zu verlängern.

j Eine Schaltung, in der dieser Gedanke praktisch j durchgeführt ist, ist bisher jedoch noch nicht vorgeschlagen worden.

Die Erfindung schafft eine Schaltung, deren Trennschärfe durch Anwendung der vorerwähnten Erkenntnis wesentlich verbessert ist.

Gemäß der Erfindung wird der Eingangsschwingungskreis während der ganzen Periode, in der die Schaltung nicht oszilliert (Unterbrechungsperiode), oder während eines der Oszillationsperiode unmittelbar vorangehenden Teils dieser Periode entdämpft; außerdem werden das Oszillieren und die Entdämpfung durch unabhängig voneinander arbeitende Mittel bewirkt.

Durch die erwähnte Entdämpfung kann der

Widerstand des Kreises während der ganzen Unterbrechungsperiode oder während eines großen Teils dieser Periode stark herabgesetzt werden, so daß die Trennschärfe der Schaltung wesentlich verbessert wird.

Eine Entdämpfung des Eingangsschwingungskreises während der Unterbrechungsperiode wurde bisher niemals absichtlich angestrebt. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß bei einigen der bekannten Schaltungen für superregenerativen Empfang zufälligerweise während eines Teils der Unterbrechungsperiode Entdämpfung des Schwingungskreises auftritt.

Soweit es sich jedoch bereits um eine solche Entdämpfung handelt, werden die Entdämpfung und das Oszillieren jedenfalls nicht durch Anwendung unabhängig voneinander wirkender Mittel erzielt.

Durch Anwendung getrennter Mittel für die Entdämpfung und das Oszillieren ist die Schaltung sehr leicht einstellbar, besonders in bezug auf Regelung der Trennschärfe, auf das Maß des Oszillierens und das Verhüten von Koherieren; Koherieren tritt auf, wenn die in einer Oszillationsperiode erzeugten Schwingungen bis zum Beginn der nächsten Oszillationsperiode noch nicht völlig abgeklungen sind.

Wenn man für die Entdämpfung und das Oszillieren nicht unabhängig voneinander wirkende Mittel verwendet, so ist es in der Praxis kaum möglich, eine richtig wirkende Schaltung zu erzielen, da in diesem Fall verschiedene Einzelteile der Schaltung untereinander mehr oder weniger entgegengesetzte Bedingungen erfüllen müßten.

Die Schaltung wird vorzugsweise derart eingestellt, daß der Eingangsschwingungskreis weitestgehend entdämpft wird und daß die Entdämpfung gleichmäßig während der ganzen Unterbrechungsperiode auftritt. Die Entdämpfung darf jedoch nicht so weit durchgeführt werden, daß während der Unterbrechungsperiode Unstabilität der Schaltung auftritt. Außerdem muß die Entdämpfung so gewählt werden, daß bei der verwendeten Frequenz der Hilfsschwingung Koherieren vermieden ist.

Die Schaltung kann zweckdienlich derart ausgebildet werden, daß das Oszillieren und die Entdämpfung je für sich von wenigstens einem Entladungssystem bewirkt werden. Zweckmäßig wird der Eingangsschwingungskreis wechselweise von diesen Entladungssystemen beeinflußt, und zwar derart, daß nur das eine System während der ganzen Unterbrechungsperiode und nur das andere System während der ganzen Oszillationsperiode wirksam sind.

Mit Rücksicht darauf wird vorzugsweise eine Hilfsspannung mit viereckigem, z. B. trapezförmigem bis rechtwinkligem Amplitudenverlauf verwendet : der Augenblick, in dem die Entladungssysteme wirksam werden, liegt in diesem Fall vollkommen fest.

Das Oszillieren und die Entdämpfung können auch mittels eines und desselben Entladungssystenis herbeigeführt werden, wenn als Entladungssystem eine Entladungsröhre mit einer Kathode, einem Steuergitter und wenigstens drei weiteren Elektroden verwendet wird, von denen die beiden Außenelektroden mit Kreisen verbunden sind, die das Oszillieren und die Entdämpfung bewirken; der mittleren Elektrode wird die Spannung der Hilfsschwingung zugeführt.

Die Hilfsschwingung wird vorzugsweise von einem besonderen Generator erzeugt; in manchen Fällen ist es jedoch möglich, zur Erzeugung dieser Schwingung einen Teil eines oder mehrerer Entladungssysteme zu benutzen, die auch für den [ superregenerativen Empfang verwendet werden. Wenn z. B. beim Empfang eine Entladungsröhre mit zwei oder mehr Gittern wie eine Hexode verwendet wird, können einige der Elektroden des Entladungssystems in einer Schaltung zur Erzen- : gung der Hilfsschwingung benutzt werden. Die Dauer der Oszillationsperiode wird vorzugsweise annähernd gleich der Dauer der Unterbrechungsperiode gewählt.

Dje Erfindung wird an Hand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. ι stellt eine Schaltung für den superregenerativen Empfang elektrischer Ultrahochfrequenzschwingungen (/. < ijm) dar. in der die Erfindung Anwendung findet. Diese Schwingungen werden den mit 1 bezeichneten Klemmen zugeführt und induktiv dem mit 2 bezeichneten Eingangsschwingungskreis der Schaltung übertragen. Der Schwingungskreis 2 ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes 3' und eines Kondensators 4' mit dem Steuergitter einer Triode 5' und über die ^; Parallelschaltung eines Widerstandes 3" und eines j Kondensators 4" mit dem Steuergitter einer Triode 5" verbunden. Die Anoden der beiden Trioden sind sowohl über zwei Hochfrequenzdrosselspulen 8' und 8" als auch über zwei einstellbare Kondensatoren 9' und 9" miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt der erwähnten ; Drosselspulen ist über die Primärwicklung eines Niederfrequenztransformators 7 mit dem positiven Pol einer nicht dargestellten Anodenspannungsquelle verbunden, während der Verbindungspunkt der erwähnten Kondensatoren über eine Rückkopplungsspule 6 mit Erde verbunden ist. Die Nieder- ! frequenzausgangsspannung der Schaltung kann der n₀

Sekundärwicklung des Transformators 7 ent-■ nommen werden.

Zwei Widerstände 10' und 10" sind in Reihe zwi- ; sehen den Kathoden der Entladungsröhren 5' ' und 5" angeordnet. Der Verbindungspunkt dieser n₅ Widerstände ist mit dem unteren Ende des Kreises 2 und zugleich mit Erde verbunden. Die Hilfsspannung wird an die voneinander abgewandten Enden der Widerstände angelegt. Diese Spannung kann zweckmäßig einen rechtwinkligen Verlauf haben und z. B. einem Multivibrator entnommen werden.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Die Entladungsröhren 5' und 5" werden wechselweise im Rhythmus der Hilfsschwingung völlig geöffnet und gesperrt, wobei 5' als die das Oszillieren

bewirkende und 5" als die die Entdämpfung bewirkende Röhre fungieren. Das Maß des Oszillierens während der Oszillationsperiode und das Maß der Entdämpfung während der Unterbrechungsperiode sind je gesondert durch Einstellung der Rückkopplungskondensatoren 9' und 9" einstellbar. Das Oszillieren und die Entdämpfung werden somit durch völlig unabhängig voneinander wirkende Mittel erzielt und geregelt. Die Schaltung wird nun derart eingestellt, daß sie während des einen Teils der Periode der Hilfsspannung schwingt und daß während des anderen Teils dieser Periode der Eingangsschwingungskreis weitestgehend entdämpft wird. In diesem Zusammenhang sei folgendes bemerkt:

Wenn der Schaltung kein Eingangssignal zugeführt wird, soll das Oszillieren jedesmal von der Rauschspannung eingeleitet werden, deren Amplitude annähernd io~^H V beträgt. Um eine richtige Wirkungsweise, u. a. eine richtig wirkende selbsttätige Lautstärkeregelung, der Schaltung zu sichern, müssen zudem die erzeugten Schwingungen bis zum Sättigungswert, annähernd 10 V, wachsen können. Die Schaltung soll somit derart eingestellt werden, daß während der Oszillationsperiode die Schwingungen um einen Faktor 10"" wachsen können, und daß während der Unterbrechungsperiode die erzeugten Schwingungen bis j unterhalb des Rauschpegels, also um einen Faktor io~⁷, abnehmen können. Wenn also die Frequenz der Hilfsspannung einmal festliegt, müssen die Kondensatoren 9' und 9" derart eingestellt werden, daß die vorerwähnte Bedingung erfüllt ist.

Für Telephonieempfang kann die Frequenz der Hilfsspannung in der Regel nicht niedriger als 20 kHz gewählt werden. Dies bedeutet, daß bei einer Wellenlänge von 15 m (20 MHz) der zu empfangenden Schwingungen für eine vollständige Unterbrechungsperiode insgesamt etwa 1000 Hochfrequenzschwingungen zur Verfügung stehen. Mit Rücksicht auf die vorerwähnte Amplitudenänderung der Größenordnung von io~⁷ V können die Güte des Eingangsschwingungskreises während der

Unterbrechungsperiode (Q τ) und der absolute ! Wert der Güte dieses Kreises während der Oszilla- | tionsperiode (O 2) nicht höher als annähernd too ; gewählt werden. Wenn die Güte der verwendeten Eingangsschwingungskreise im vorliegenden Fall kleiner als etwa 100 ist. kann die Güte des Kreises durch Entdämpfung, Einstellung des Kondensa- ' tors 9", bis zu einem Wert von etwa 100 gesteigert werden. Dem absoluten Wert der Güte des Kreises in der Oszillationsperiode kann durch Einstellung des Kondensators 9' ein geeigneter Wert, z. TJ. gleichfalls 100, gegeben werden. Es soll hierbei überlegt werden, daß die Trennschärfe der Schaltung auch vom absoluten Wert der Güte des Kreises während der Oszillationsperiode abhängig ist. Das Entladungssystem darf also in der Oszillationsperiode keinen zu großen negativen Widerstand für den Schwingungskreis bilden.

Wenn man jedoch Telephonic auf einer Wellenlange 1.5 111 empfängt, stellen bereits zehnmal mehr Hoehfrequenzschwingungen je Untcrbrechungsperiode als im vorigen Fall zur Verfugung, so daß die Kreisgüten O 1 und Q 2 je etwa 1000 betragen können. In diesem Fall ist also im allgemeinen eine sehr beträchtliche Entdämpfung anwendbar, wodurch die Trennschärfe der Schaltung gesteigert werden kann; die Einstellung soll jedoch naturgemäß stets so erfolgen, daß das Auftreten von Kohericren vermieden wird.

Der Ableitungswiderstand 3' und der Gitterkondensator 4' erfüllen zu gleicher Zeit verschiedene Aufgaben. Zunächst dienen sie zur Gleichrichtung der Hoehfrequenzschwingungen, und weiter begrenzen sie die Amplitude der erzeugten Schwingungen durch selbsttätig anwachsende Gittervorspannung; zudem verdankt man ihrem Vorhandensein ein ruhiges und allmähliches Einleiten des Oszillierens; dies wird gleichfalls in hohem Maße vom Umstand begünstigt, daß die vom Sperren und Öffnen der Röhren 5' und 5" bedingten Gleichstromstöße den Schwingungskreis 2 nicht beeinflüssen können. Außerdem gleichen diese Stöße einander aus, da die Röhren 5' und 5" abwechselnd wirksam sind, so daß in der die Primärwicklung des Transformators 7 enthaltenden Leitung praktisch keine Änderung der Gleichstromspeisung spürbar ist.

Es ist erwünscht, daß die in einer Oszillationsperiode allmählich über den Kondensator 4' entstehende negative Ladung während der darauffolgenden Unterbrechungsperiode völlig abfließt. Dies erfolgt, wenn

^{Rl r=}fn'

wobei R₁ = Wert des Ableitungswiderstandes 3'· C_r = Kapazität des Gitterkondensators 4' und ff, — Frequenz der Hilfsspannung.

Zudem müssen R₁ und C_r je derart gewählt werden, dal.) das Steuergitter mit einer hinreichenden Hochfrcquenzspannung beaufschlagt und die Selbsterregung von Kippschwingungen vermieden wird.

In der beschriebenen Schaltung erfolgt die Gleichrichtung gleichfalls durch die Röhre 5'. Diese Aufgabe kann jedoch im Prinzip auch von einer anderen Röhre erfüllt werden.

Fig. 2 stellt eine Schaltung dar, bei der unter Beibehaltung der Möglichkeit, die Kreisgüten O 1 und O 2 gesondert einzustellen, die beiden Röhren 5' und 5" von einer einzigen Röhre ersetzt sind. In diesem Fall wird die Hilfsspannung dem Fanggitter einer Penthode zugeführt, wodurch erreicht wird, daß der Strom entweder praktisch völlig der Anode (Oszillationsperiode) oder dem Schirmgitter (L^Tnterbrechungsperiode) zufließt. Die Regelung der Kreisgüten O 1 und Q 2 erfolgt unter Zuhilfenahme der Kondensatoren 9" und 9'. Die Funktionen der Anode und des Schirmgitters können naturgemäß umgetauscht werden. Da die Gleichstromspeisung der Anode und des Schirmgitters beide durch die Primärwicklung des Xiederfrequenztransformators 7 geführt werden, wird das Auftreten der Hilfs-

spannung im Ausgangskreis unterdrückt und das Anstoßen des Schwingungskreises über die Rückkopplungsspule 6 verhütet.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung für den superregenerativen Empfang elektrischer Schwingungen, insbesondere Ultrahochfrequenzschwingungen (?.< 15m), bei der die Hilfsschwingung vorzugsweise von einem besonderen Generator erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschwingungskreis während der ganzen Periode, in der die Schaltung nicht oszilliert, oder während eines der Oszillationsperiode unmittelbar vorangehenden Teils dieser Periode entdämpft und außerdem das Oszillieren und die Entdämpfung durch unabhängig voneinander wirkende Mittel bewirkt werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillieren und die Entdämpfung je für sich von wenigstens einem Entladungssystem bewirkt werden, vorzugsweise derart, daß der Eingangsschwingungskreis wechselweise von den Entladungssystemen beeinflußt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillieren während der Oszillationsperiode und die Entdämpfung während der Unterbrechungsperiode mittels eines und desselben Entladungssystems erfolgen, wobei als Entladungssystem eine Entladungsröhre mit einer Kathode, einem Steuergitter und wenigstens drei weiteren Elektroden verwendet wird, von denen die erste und die dritte mit Kreisen verbunden sind, die das Oszillieren und die Entdämpfung bewirken, und der zweiten (mittleren) eine Spannung der Hilfsschwingung zugeführt wird.

4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsspannung mit viereckigem, z. B. trapezförmigem bis rechtwinkligem Amplitudenverlauf verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen