Eine Reflexschaltung ist eine Schaltung, bei der der Informationsfluss an einer gedachten Reflexionsebene gespiegelt („reflektiert“, daher der Name) wird und eine meist kostenintensive Baugruppe als separierbares Signal ein weiteres Mal – theoretisch sogar mehrmals – durchläuft. Das Reflexprinzip wurde zur besseren AusnutzungInsbesondere wurde 1924 erwähnt, dass das kleine HF-Signal den Aussteuerbereich der Röhre schlecht ausnutzt und noch hinreichend Platz für das NF-Signal lässt. – Eine sehr moderne Sicht, die an den Informationsbegriff erinnert. von Elektronenröhren und bipolaren Transistoren vor allem von Radio- bzw. Funkamateuren in Empfangsschaltungen für Funksignale sowie vereinzelt auch in kommerziell hergestellten Radios und Funksprechgeräten genutzt.
In der Baugruppe existieren zwei trennbare Signale mit einer übereinstimmenden Information.Bei großer Laufzeit innerhalb der Schleife können durch gegenseitige, störende Beeinflussung der Signale Echoeffekte auftreten. Diese Signale werden vor oder in der Baugruppe additiv (linear) zusammengeführt und hinter der Baugruppe wieder getrennt. Eine eindeutige Trennung der beiden Signale ist nur innerhalb der Schleife zwingend.Z. B. kann der nachfolgende Teil der Anordnung für das hochfrequente Signal unempfindlich sein. Dann kann dessen deutlich erkennbare Unterdrückung entfallen.
Die beiden Signale können von der Baugruppe an einem Anschluss gemeinsam abgegeben werden. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Baugruppe über getrennte Ausgänge verfügt.
mini|hochkant=2|Prinzip der Reflexschaltung
Einsatz in der analogen Signalverarbeitung Wirkungsweise Die Reflexschaltung ist hier als Mehrfachausnutzung einer Verstärkerschaltung zu definieren. Zu diesem Zweck müssen das ursprüngliche Signal und jenes, welches die Verstärkerstufe bereits durchlaufen hat, eingangsseitig addiert werden. Eine Multiplikation darf für zuverlässiges Arbeiten nicht stattfinden, da die Signale dann untrennbar miteinander verknüpft sind. Die für die Reflexschaltung benutzte(n) Verstärkerstufe(n) muss bzw. müssen folglich weitgehend linear arbeiten.
Das Ursprungssignal wird nach erstmaliger Verstärkung durch Mischung bzw. Demodulation in ein anderes Frequenzgebiet gebracht. Die unterschiedlichen Frequenzen lassen sich durch Hoch-, Tief- oder Bandpässe bzw. Resonanzkreise voneinander trennen, so dass das verstärkte Signal zur nochmaligen Verstärkung wieder an den Eingang zurückgeführt werden kann.
Möglichkeiten und Grenzen Die Reflexschaltung ermöglicht eine Einsparung von Bauelementen und kann gegebenenfalls auch den Raumbedarf verringern. Das Prinzip wurde daher vor allem beim Aufbau einfacher Empfängerschaltungen mit diskreten Bauelementen angewendet.
Eine gleichzeitige Demodulation in der Reflexstufe selbst ist aufgrund der damit verbundenen Intermodulationen der beiden zu verstärkenden Signale nicht möglich. Somit kann die Reflexschaltung auch nicht zugleich als Überlagerungs- bzw. Mischstufe herangezogen werden, zumal dies zu einer Vielzahl parasitärer Mischungen führen würde.
Eine stärkere HF-Mitkopplung zur Entdämpfung des HF-Eingangsschwingkreises nach dem Prinzip des Rückkopplungsempfängers muss in einer sauber arbeitenden Reflexstufe vermieden werden: Der damit verbundene, deutliche Anstieg des HF-Eingangspegels führt zu einer Arbeitspunktverschiebung und kann die NF-seitige Verstärkung so drastisch reduzieren, so dass der ursprüngliche Verstärkungsgewinn wieder aufgehoben wird. Außerdem wird dann das HF-Signal durch die Verlagerung auf den Kennlinienknick in unerwünschter Weise bereits in der Reflexstufe demoduliert, so dass diese überhaupt nicht mehr als eine solche wirken kann.
Im Gegenteil ist für stabiles Arbeiten und gute Linearität in der Reflexstufe gerade eine Gegenkopplung der Signale erwünscht. Um eine Reflexschaltung nicht unnötig kompliziert werden zu lassen, geschieht dies oft durch im dazu geeigneten Sinne angeschlossene Spulenanzapfungen und/oder Übertragerwicklungen.
Mit einer Stufe in Reflexschaltung kann eine deutlich größere Gesamtverstärkung als mit einer Einzelstufe erzielt werden. Dennoch bleibt sie immer kleiner als jene zweier Einzelstufen, da naturgemäß immer schaltungstechnische Kompromisse eingegangen werden müssen.
Abgrenzung zu anderen Schaltungen Nicht jede Schaltung, bei der ein Ausgangssignal zurückgeführt wird, ist eine Reflexschaltung. Die bekanntesten Gegenbeispiele sind folgende: Rückkopplung (Mitkopplung, Gegenkopplung) Schwundregelung im Überlagerungsempfänger
Bei einer Reihe von Schaltungen, die von ihren Urhebern als Reflexschaltung oder auch als Reflexaudion bezeichnet wurden, handelt es sich nicht um Schaltungen nach dem Reflexprinzip!
Rückkopplungs- versus Reflexschaltung Das Eingangssignal und das zurückgeführte Signal sind bei der Rückkopplung nicht trennbar. Bei Reflexschaltung liegen Eingangssignal und das zurückgeführte Signal in unterschiedlichen Frequenzgebieten. Eine Rückkopplung erfolgt gleichphasig (Mitkopplung) oder gegenphasig (Gegenkopplung), während bei der Reflexschaltung eine feste Phasenbeziehung zwischen den beiden Signalen nicht zwingend ist. Die Anzahl der Schleifendurchläufe ist bei der Rückkopplung unbeschränkt. Der Weg des rückgekoppelten Signals liegt nicht im unmittelbaren Weg der Signalverarbeitung. Die Gesamtschaltung funktioniert also grundsätzlich auch ohne das zurückgeführte Signal. Die Rückkopplung kann mit der Gleichrichtung verbunden sein.Siehe die Gittergleichrichtung mit linearer Verstärkung und die Anodengleichrichtung mit nichtlinearer Verstärkung. Innerhalb einer nach dem Reflexprinzip mehrfach genutzten Baugruppe kann das Rückkopplungsprinzip nur bedingt verwendet werden.
Spezielle und allgemeine Definitionen Die Definition „Röhrenschaltung mit Mehrfachausnutzung“Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker. V. Band, Fachwörterbuch, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin-Borsigwalde 1957/1970. ist einerseits zu allgemein, denn sie schließt weder die gemeinsame Verarbeitung voneinander unabhängiger Signale noch die Mehrfachausnutzung zum Beispiel beim „Röhrenaudion“ mit der Gittergleichrichtung aus. Andererseits ist sie zu speziell, weil damit ja die Verwendung von Transistoren bzw. Integrierten Schaltkreisen ausgeschlossen ist.
Normalerweise wird die Spannung und/oder der Strom bzw. die Leistung zweier Signale verschiedener Frequenz gleichzeitig verstärkt. Es könnte sich prinzipiell aber auch um andere Größen handeln. Am verbreitetsten war bei dieser gleichzeitigen Verstärkung zweier verschiedener Signale in einem Signalfluss die Kombination HF- und NF-Stufe im Geradeausempfänger. Möglich sind aber auch die gleichzeitige Verstärkung von HF und ZF,Meinke, Friedrich-Wilhelm Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1956. HF und NFIng. H.F. Steinhauser: UKW-Hand-Sprechfunk-Baubuch. Franz’sche Buchdruckerei G. Emil Meyer, München 1956. oder ZF und NF in einem Superhet-Empfänger.
Die mitunter in der Literatur zu findende Forderung an eine Reflexstufe, eingangs- und ausgangsseitig müssten die beiden Frequenzen bzw. Signale durch Weichen getrennt werden, ist zu speziell. Viele Schaltungsbeispiele belegen, dass eingangsseitig eine einfache Addition ausreichen kann. Es gibt aber auch Schaltungen mit separaten Eingängen und/oder Ausgängen.Walter Conrad: Grundschaltungen der Funktechnik. Fachbuchverlag Leipzig 1958, S. 100. Grundsätzlich könnte ein Transistor für die HF in Basisschaltung und für die NF in Emitterschaltung arbeiten, so dass die Addition innerhalb des Verstärkerbauelements stattfindet. Bei der Zusammenführung der Signale kommt es lediglich darauf an, dass der Energiefluss von beiden Komponenten gemeinsam gesteuert wird. Das eine Signal kann also im Prinzip auch am Emitter und das andere am Kollektor abgenommen werden. Ausgangsseitig ist zwar innerhalb der Schleife eine Trennung erforderlich, unter einer Weiche wird aber verstanden, dass diese Trennung auch für den anderen Ausgang vorgenommen wird. Diese zweite Trennung ist dann unnötig, wenn das ursprüngliche Signal (also beispielsweise die Hochfrequenz) im weiteren Übertragungskanal ohnehin wirkungslos ist.
Es wird an verschiedenen Stellen darauf hingewiesen, dass die Anwendungsmöglichkeiten begrenzt sind, da gegenseitige Beeinflussungen der Signale, die Mischung durch Kennlinienkrümmung, die Übernahme von Brummmodulation usw. Probleme darstellen, die sich oft nur durch einen erhöhten Aufwand an Schaltmitteln lösen lassen. Dies erklärt, warum Reflexschaltungen kaum eine größere praktische Bedeutung erlangten.
Die Addition von Eingangssignal und dem zurückgeführten Signal muss in einem allgemeineren Sinne verstanden werden. Bei der Analogsignalverarbeitung ist prinzipiell die Addition von Spannungen oder von Strömen unterschiedlicher Frequenz möglich. Bei noch allgemeinerer Betrachtung kann der Begriff Reflexprinzip im übertragenen Sinn auch auf die multiplexe Nutzung angewendet werden. Es spricht wenig dagegen, die in der modernen Rechentechnik anzutreffende Verwendung der ALU in einer Schleife mit vorgegebener Anzahl der Durchläufe ebenfalls als eine Form des Reflexprinzips aufzufassen. Das Prinzip bleibt bei einer in dieser Weise erweiterten Definition nicht auf die analoge Signalverarbeitung begrenzt.
Anwendung der Reflexschaltung Der Reflexempfänger mini|Reflexempfänger nach Patent DE293300 Die bekannteste Anwendung der Reflexschaltung ist der Reflexempfänger. Hier wird in einer linear arbeitenden Verstärkerstufe zunächst die Hochfrequenz verstärkt und anschließend in einem eigenständigen zumeist mit Dioden realisierten Detektor demoduliert. Die dort entstehende Niederfrequenz wird nun mit einem Tiefpass gefiltert, auf den Eingang derselben Verstärkerstufe zurückgeführt und dann in der NF-Ebene ein weiteres Mal verstärkt, so dass das Signal insgesamt zweimalig verstärkt wird. Reflexempfänger nutzen also eine Röhre oder einen Transistor oder gegebenenfalls auch eine damit realisierte, mehrstufige Verstärkeranordnung doppelt aus. Möglich ist das, weil die zu verstärkenden Frequenzen sich in unterschiedlichen voneinander unabhängigen Frequenzbändern befinden daher durch geeignete Schaltmittel voneinander getrennt werden können.
In der rechts gezeigten Schaltung aus dem Patent 293300 von 1913 (Otto von Bronk und Wilhelm Schloemilch) wird das Hochfrequenzsignal am Ausgang des Verstärkers über den Transformator k auf die Diode l gegeben. Das Niederfrequenzsignal wird über Transformator o1 erneut in den Verstärker eingespeist. Über den Transformator p1 wird das verstärkte Niederfrequenzsignal an den Kopfhörer m übertragen.
Reflexempfänger-Beispiel aus dem Jahre 1924 mini|Reflexschaltung aus dem Jahre 1924 Das Schaltbild aus dem Jahr 1924Zeitschrift Der Radioamateur, 2. Jahrgang, 1924, Heft X, Seite 254. ist aus heutiger Sicht zunächst etwas unübersichtlich, daher eine kurze Beschreibung der Wirkungsweise. Zur Demodulation dient die Diode zwischen der Anode der ersten Röhre und dem Transformator. Der Ladekondensator befindet sich auf der Sekundärseite des Transformators. Die zu den Transformatorwicklungen parallelgeschalteten Kondensatoren unterdrücken die hochfrequenten Anteile im NF-Signal und überbrücken das NF-Signal für den Weg des Hochfrequenzsignals.
Die von einigen Volksempfängertypen her bekannte Transformatorkopplung vereinfacht die Trennung der Signalwege und ermöglicht erwünschtermaßen einen zusätzlichen Spannungsgewinn. Eine Aufwärtstransformation ist infolge der hochohmigen Röhreneingänge möglich, sie liegt auf die Spannung bezogen etwa bei 1:4. Auch bei transistorisierten Reflexschaltungen hat die transformatorische Kopplung Vorteile. Bei bipolaren Transistoren wird jedoch eine Abwärtstransformation benötigt, da diese stromgesteuert arbeiten.
Transistorisiertes Reflexempfänger-Beispiel mini|Reflexempfänger mit Transistoren