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Anordnung zur Verminderung der von atmosphärischen oder ähnlichen
Störungen herrührenden Knackgeräüsche bei Empfängern Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zur Beseitigung oder Verringerung der von atmosphärischen oder ähnlichen
Störungen herrührenden Knackgeräusche bei Empfängern für drahtlose Telegraphie,
insbesondere Rundfunkempfängern.
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Es ist bekannt, daß die sog. atmosphärischen Störungen sich innerhalb
des demodulierten Niederfrequenzspektrums in erster Linie als kurze Spannungsstöße
geltend machen, deren harmonische Analyse Teilfrequenzen ergibt, die vorzugsweise
in dem höheren Teil des Klangspektrums liegen. Auf diese Tatsache gründet sich das
bekannte Verfahren, durch Abschneiden des höheren Frequenzbereiches die Störungen
abzuschwächen. Das Maß dieser Schwächung kann dabei selbsttätig in Abhängigkeit
von der mittleren Intensität der Empfangsschwingung geregelt werden. Es ist auch
vorgeschlagen worden, die höheren Tonfrequenzen durch elektrische Filter herauszusieben
und über einen besonderen Verstärker zu führen, dessen Verstärkungsgrad durch Gittervorspannungsänderung
um so stärker herabgesetzt wird, je niedriger die mittlere einfallende Hochfrequenzarnplitude
ist, d. h. je stärker die mittlere Störintensität im Verhältnis zur gewünschten
Schwingung ist. Diese Verfahren haben aber grundsätzlich den Nachteil, daß mit der
Schwächung der Störungen gleichzeitig die natürlichen höheren Töne unterdrückt werden.
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Es ist ferner bekannt, die durch die atmosphärischen Störungen u.
dgl. hervorgerufenen Spannungsspitzen, die sich dem übrigen Niederfrequenzgemisch
überlagern, durch Einschalten von Organen, die die Amplitude begrenzen, abzuschneiden.
Ist die maximale Amplitude, die von dem Amplitudenbegrenzerorgan gerade noch durchgelassen
wird, gleich der Amplitude der ungestörten Niederfrequenz, so wird, falls eine Störung
in Form eines zusätzlichen Spannungsstoßes in einem Augenblick auftritt, in dem
die Spannungskurve der ungestörten Niederfrequenz durch das Maximum geht, und falls
die beiden Spannungsrichtungen übereinstimmen, die Störung praktisch vollständig
abgeschnitten. Der Nachteil ist einmal der, daß Störungen, die in einem solchen
Augenblick auftreten, in dem die Niederfrequenzspannungskurve durch den Wert Null
geht oder deren Vorzugsrichtung der momentanen Spannungsrichtung
entgegengesetzt
ist, gar nicht oder nur zu einem geringen Teil geschwächt werden. Zweitens schwankt
aber auch die Amplitude der Niederfrequenz, d. h. die Lautstärke, in weiten Bereichen.
Um Verzerrungen zu vermeiden, muß die Grenzspannung des Amplitudenbegrenzungsorgans
über der bei größter Lautstärke auftretenden natürlichen Niederfrequenzspannung
liegen, wodurch nur starke Störungen abgeschwächt werden können.
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Es ist eine Anordnung bekanntgeworden, bei der die Grenzspannung durch
eine selbsttätige Regeleinrichtung der jeweiligen niederfrequenten Lautstärke zwangsläufig
angepaßt wird. Es bleibt aber der Nachteil, daß nur die Störungen, die in den Maxima
der Spannungskurve in der gleichen Spannungsrichtung auftreten, eine merkliche Schwächung
erfahren. Außerdem treten Verzerrungen auf, wenn die Lautstärke von kleinen Werten
plötzlich auf sehr große ansteigt. Insbesondere muß damit gerechnet werden, daß
natürliche Spitzenwerte im Klangspektrum, z. B. Paukenschläge, natürliche Knallgeräusche
u. dgl., genau wie atmosphärische Störungen unterdrückt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die von atmosphärischen Störungen
oder ähnlichen Störungen herrührenden Knackgeräusche dadurch vermindert, daß die
Begrenzung nur auf solche durch Filter ausgesiebte Teilbereiche des übertragenen
Frequenzbandes einwirkt, in denen das Verhältnis von Störspannungsamplitude zu Nutzspannungsamplitude
größer ist als in den übrigen Bereichen, und daß die ausgesiebten Teilbereiche nach
der Amplitudenbegrenzung mit den übrigen Frequenzbereichen wieder vereinigt werden.
Insbesondere soll im Niederfrequenzteil eines Empfängers der durch Filter herausgesiebte
Bereich der hohen Tonfrequenzen in, der Amplitude begrenzt werden.
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Gegenüber der eingangs erwähnten Einrichtung zur selbsttätigen Klangregelung,
bei der :beim Empfang eines schwach einfallenden Senders das Übertragungsmaß für
die hohen Tonfrequenzen stark herabgesetzt wird, besitzt die vorliegende Erfindung
den Vorteil, daß auch bei einem schwach einfallenden Sender das eigentliche Empfangsspektrum
nicht geschwächt wird, sondern daß nur die den atmosphärischen Störungen entsprechenden
starken Spannungsspitzen abgeschnitten werden. Infolgedessen herrscht in dem Zwischenraum
zwischen zwei Knack-Störungen ein völlig naturgetreuer Empfang mit ungeschwächter
Wiedergabe der höchsten Töne.
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Die grundsätzliche Schaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt
Abb. r. Die niederfrequente Wechselspannung wird durch das Filter F in .zwei Anteile
zerlegt, von deneh der eine etwa die Frequenzen unter .l.5oo Hz enthalten möge,
während der andere aus den höheren Tonfrequenzen besteht. Letztere werden über das
Amplitudenbegrenzungsorgan A geführt, das alle Spannungsspitzen, die eine gewisse
Höhe überschreiten, abdämpft, wonach die beiden Niederfrequenzspektren im Organ
TI - entweder elektrisch oder akustisch - wieder vereinigt werden.
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Für die günstige Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Tatsache
wesentlich, daß im natürlichen Klangspektrum die Amplituden der Töne über 4ooo bis
5ooo Hz, die im allgemeinen nur als schwache Obertöne auftreten, sehr viel kleiner
sind als die Amplituden der mittleren und vor allem der sehr tiefen Töne.
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Die Wirkungsweise der Anordnung geht aus Abb. 2 a und 2 b hervor.
Abb. 2 a zeigt eine Überlagerung zweier sinusförmiger Spannungen, von denen die
eine etwa einem Ton von 3oo Hz, die andere einem von 6ooo Hz entsprechen möge, und
einer Reihe von aperiodischen Spannungsstößen, wie sie atmosphärischen Störungen
u. dgl. entsprechen. Eine Zerlegung des Frequenzspektrums in einen höheren und einen
niedrigeren Anteil bedeutet in diesem Falle eine Trennung der nahezu ungestörten
3oo-Hz-Frequenz von der starkinitden Störungen überlagerten 6ooo--Hz-Frequenz, wie
sie in Abb. 2 b dargestellt ist. Wie man sieht, ist das Verhältnis von Störspannungsamplitude
zu i'#Tutzspannungsamplitude ein sehr viel höheres geworden. Es ist durch eine Spannungsbegrenzung,
die durch die punktierte Linie angedeutet sei, möglich, die Störspannungen weitgehend
zu schwächen, obwohl die Amplitude der natürlichen Tonfrequenzen sogar noch auf
über den doppelten Wert steigen kann.
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Als weiterer Vorteil der Anordnung ergibt sich der, daß für den Fall,
daß bei größter Lautstärke auch die natürlichen Spannungen der hohen Frequenzen
begrenzt und damit verzerrt werden sollten, die entstehenden Oberschwingungen im
Frequenzgebiet über 9ooo Hz, also außerhalb des im allgemeinen interessierenden
und noch durch Lautsprecher wiedergegebenen Bereiches liegen.
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In den nachfolgenden Abbildungen ist eine Reihe von Ausführungsbeispielen
angegeben. In Abb.3 liegen am Ausgang der Niederfrequenz-Endröhre E zwei Transformatoren
T, und T, von denen T1 zur Übertragung der mittleren und tiefen, T. zur Übertragung
der sehr hohen Töne dient. Die Primärspule von T2 ist über einen verhältnismäßig
kleinen Kondensator Cl mit der Anode der Röhre E verbunden, so daß ein gedämpfter,
etwa auf
die Frequenz 65oo Hz abgestimmter Kreis entsteht, der für
die hohen Tonfrequenzen einen geringen Widerstand darstellt, während diese durch
die Drossel D gehindert werden, in den oberen Übertragungszweig einzutreten. Die
Spannung wird durch T, stark herauftransformiert, damit sie in die Nähe der Zündspannung
der Glimmlampe G gelangt, die bei starken Spannungsspitzen anspricht und ein Anwachsen
der Spannung über eine bestimmte Grenze hinaus verhindert. Es sind ähnliche Schaltungen
bekannt, bei denen die Spannungen des gesamten Frequenz= Bandes auf etwa die Zündspannung
der Gliininlampe herauftransformiert und einer Amplitudenbegrenzung unterworfen
werden. Die Spannung wird durch den Transformator T3 wieder so heruntertransformiert,
daß die richtige Anpassung an den Lautsprecher L gewährleistet ist, der mit den
beiden Sekundärwicklungen von T,-und T3 in Reihe geschaltet ist. Der Parallelkondensator
C2 soll so bemessen sein, daß er die durch T1 noch übertragenen hohen Frequenzen
restlos unterdrückt, während C3 normalerweise nur die Frequenzen über 85oo Hz, soweit
solche vorhanden sind, reduzieren soll, u. U. aber auch als Drehkondensator und
damit als Klangregler ausgebildet sein kann. Ferner kann parallel zur Sekundärwicklung
von T3 eine (in der Abbildung nicht gezeichnete) Drossel gelegt werden, die für
die mittleren und tiefen Frequenzen einen Kurzschluß, für die höheren einen hohen
Widerstand bedeutet, und die verhindert, daß die mittleren und tiefen Frequenzen
über den Transformator T3 an die Glimmlampe gelangen.
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Eine Möglichkeit, die Amplitudenbegrenzung einzustellen, ist dadurch
gegeben, daß die Sekundärwicklung von T2 und in entsprechender Weise die Primärwicklung
von T3 mit Abgriffen versehen sind, die zu einem Doppelschleifkontakt führen, durch
den die Glimmröhre gleichzeitig an verschiedene einander entsprechende Abgriffe
der beiden Wicklungen gelegt werden kann. Dadurch steigt oder fällt die Spannung
an der Glimmlampe, während das gesamte übersetzungsverhältnis von T2 und T3 konstant
bleibt. In der gezeichneten Stellung ist das Übersetzungsverhältnis auf die Glimmlampe
am höchsten, so daß die Spannungsgrenze am niedrigsten liegt. Als Transformator
T1 und T2 können solche verhältnismäßig geringer Selbstinduktion Verwendung finden,
deren Streufaktor aber möglichst klein sein soll, um eine einwandfreie Übertragung
der höchsten Niederfrequenzen zu gewährleisten.
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Abb. q. zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der als Amplitudenbegrenzer
in an sich bekannter Weise zwei parallele, aber im entgegengesetzten Sinne geschaltete,
negativ vorgespannte Gleichrichter G1 und G2 - etwa Dioden oder auch passende Trockengleichrichter
- verwendet werden. Die Höhe der den beiden Batterien B1 und B, entnommenen Vorspannung
gibt die Begrenzungsspannung an und kann durch den Schalter S eingestellt werden.
In der obersten Stellung ist das Begrenzungsorgan ganz abgeschaltet. Die Schaltung
unterscheidet sich von der in Abb. 3 dargestellten noch dadurch, daß auch in Reihe
mit der Sekundärwicklung des Transformators T2 ein Kondensator C liegt, wodurch
etwa noch übertragene mittlere und tiefe Frequenzen weiter geschwächt werden sollen,
ferner dadurch, daß für jeden der beiden Frequenzbereiche ein besonderer Lautsprecher
L1 bzw. L., vorgesehen ist. Dies bedeutet eine bessere Entkopplung und ist auch,
wie bekannt, aus rein akustischen Gründen vorteilhaft.
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Eine noch bessere Entkopplung der beiden für die beiden Frequenzbereiche
dienenden, parallel liegenden Zweige und damit eine noch exaktere Trennung der beiden
Bereiche läßt sich erhalten, wenn man wie in Abb. 5 und 6 die Trennung schon vor
dem Ausgang, also etwa vor der Endröhre, vornimmt.
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In Abb. 5 überträgt der Transformator T die Frequenzen unter q. bis
5 kHz über die Siebketten R, C und R', C an die Gitter zweier Gegentaktendröhren,
die über einen Ausgangstransformator auf den Lautsprecher L1 arbeiten. Der Siebkreis
Cl, Dl, der durch den Widerstand R1 die nötige Dämpfung erhält, übernimmt die hohen
Frequenzen, die er über den Entkopplungswiderstand R2 und den zweiten Siebkreis
C2, D2 auf den Amplitudenbegrenzer und auf das Gitter einer weiteren Röhre gibt,
die ihrerseits auf den Lautsprecher L2 wirkt.
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Die Syhaltung gemäß Abb. 6 unterscheidet sich von der in Abb. 5 dargestellten
nur dadurch, daß in dem Zweig, der die hohen Frequenzen führt, eingangs- und ausgangsseitig
Transformatoren vorgesehen sind, und daß der Amplitudenbegrenzer im Anodenkreis
liegt. Der in beiden Schaltungen am Ausgang liegende Siebkreis D3, C3 soll die noch
vorhandenen oder neu entstandenen Frequenzen über 85oo Hz vom Lautsprecher L2 fernhalten.
Der Kondensator C3 kann auch als Drehkondensator ausgebildet sein und zur Klangregelung
dienen. Der in sämtlichen dargestellten Schaltungen vorgesehene Schalter S kann
von außen bedienbar sein. Er kann aber auch mit dem Lautstärkeregelknopf in der-
Weise gekuppelt sein, daß. bei größerer Lautstärke die Grenzspannung größer wird.
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Die vorgesehenen Vorspannungsbatterien Rl
und B2 lassen
sich auch durch Ohmsche Widerstände ersetzen, an denen ein etwa dein Netzanschlußgerät
entnommener Gleichstrom Spannungsabfälle hervorruft.
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Man kann auch eine zwangsläufige Regelung der Vorspannung und damit
der Grenzspannung in Abhängigkeit von der niederfrequenten Lautstärke vorsehen,
wie es an sich für das gesamte Tonfrequenzspektruin schon bekannt ist.
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Eine Anordnung, die eine Amplitudenbegrenzung der aus dem gesamten
Niederfrequenzspektrum-herausgefilterten hohen Frequenzen mit einfachsten Mitteln
durchzuführen gestattet, ist in Abb. ; dargestellt. Die Schaltung unterscheidet
sich von einer üblichen Widerstandskopplung nur dadurch, daß parallel zum Widerstand
R ein Kondensator Cl und in Reihe mit ihm eine Drossel D und parallel zu dieser
eine Reihenschaltung eines Kondensators C2 und des Amplitudenbegrenzers A liegt.
Die Größen der Schaltelemente sind so zu bemessen, daß für die hohen Frequenzen
Cl und C, praktisch Kurzschlüsse, D dagegen einen hohen Widerstand darstellt, während
für die mittleren und tiefen Frequenzen das umgekehrte zu gelten hat. Die Spannungen
der mittleren und tiefen Frequenzen liegen also am Widerstand R, die der hohen an
der Drossel D bzw. dem Amplitudenbegrenzer A. Die Wiedervereinigung geschieht dadurch,
daß die beiden Spannungen in Reihe zwischen Gitter und Kathode der nächstfolgenden
Röhre liegen.