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Es ist ein Modulationsverfahren für drahtlose Sender vorgeschlagen worden, bei dem die Amplitude der unmodulierten Komponente der Trägerfrequenz in Abhängigkeit von der Modulationsstärke schwankt.
Bei diesem Verfahren, das in der österr. Patentschrift Nr. 125427 näher besehrieben ist, wird nicht, wie sonst allgemein üblich, der Trägerstrom konstant gehalten, sondern proportional der Modulationsstärke geändert, so dass bei geringer Lautstärke auch weniger Energie ausgestrahlt wird. Hiedurch wird erreicht, dass an Energie gespart wird und dass Störungen, z. B. atmosphärische oder durch Überlagerung von Sendern entstehende, am Empfänger verringert werden. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dass am Empfänger Verzerrungen auftreten, weil die heute gebräuchlichen Gleichrichter eine. Charakteristik besitzen, die mit einem gekrümmten Teil beginnt, so dass sie nicht linear, sondern z. B. quadratisch arbeiten.
Diese Verzerrungen bestehen darin, dass bei schwacher Modulationsintensität die Wiedergabe am Empfänger noch weiter geschwächt, bei starker Intensität dagegen verstärkt wird. Es handelt sich also um eine sogenannte Intensitätsverzerrung. Mit andern Worten, das Verhältnis zwischen laut und leise wird gegenüber der Wirklichkeit vergrössert.
Diese Erscheinung ist aus Fig. 1 klar zu erkennen, in welcher der Strom i im Ausgang des Audions durch die Kurve I und die Steilheit 8 durch die Kurve 11 in Abhängigkeit von der Eingangsspannung Ue aufgetragen ist. Kurve 7 ist die Demodulationskurve einer Audionschaltung, u. zw. ist sie zunächst quadratisch angenommen. Es ist leicht erkennbar, dass beim Arbeiten mit proportional ansteigendem Trägerstrom der Arbeitspunkt bei schwacher Modulation z. B. bei A liegt und bei starker Modulation bei B und dass damit die Ausgangsströme des Empfängers, auf gleiche Modulationsamplituden bezogen, sehr grossen Schwankungen unterworfen sind. Dies ist auch aus der Steilheitskurve 11 in Fig. 1 zu ersehen.
In erster Annäherung kann man annehmen, dass die mittlere Intensität proportional der Steilheit der Kurve I ist. Die Steilheitskurve für die quadratische Kurve ist eine Gerade (II in Fig. 1) ; bei kleinen Trägerströmen hat man somit eine sehr kleine Intensität, im Grenzfalle Null. Die Intensitäten steigen proportional mit dem Trägerstrom an. Die Intensitätsverzerrung würde somit bei proportional veränderlichem Trägerstrom ausserordentlich gross sein.
Nach der Erfindung werden durch Massnahmen am Sender die beschriebenen Verzerrungen praktisch ganz oder teilweise aufgehoben, indem das Verhältnis zwischen den normalerweise (d. h. bei den heute
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wieder entfernt werden kann. Mit diesem Gerät ist es auch möglich, wenn irgendein Teil der Sendeanlage Intensitätsverzerrungen hervorruft, dieselben zu kompensieren.
Das Zusatzgerät ist in der Fig. 2 dargestellt. Die vom Mikrophon ankommenden Ströme wirken auf zwei parallelgeschaltete Transformatoren Ti und T2 ein. Die Sekundärseite des Transformators Tl liegt am Gitter der Doppelgitterröhre D. Die Sekundärseite des Transformators T2 ist mit einem Doppelweggleichrichter, im dargestellten Beispiel aus zwei Gleichrichterröhren < ? i bestehend, verbunden. Von der Grösse der gleichgerichteten Modulationsströme ist die am Raumladegitter R liegende Spannung abhängig.
Die Verhältnisse werden nun so gewählt, dass die Änderung der Steilheit der Röhre D gerade so gross ist, dass die auf der Empfängerseite erfolgende Verzerrung des Intensitätsverhältnisses, zwischen laut und leise kompensiert wird. Im Anodenkreis der Röhre D liegt dann der Modulationsverstärker des eigentlichen Senders, der mit schwankender Trägerfrequenzamplitude arbeitet.
Bei diesem Verfahren müsste man aber für die kleinen Amplituden sehr grosse, im Grenzfall unendliche Verstärkungsgrade anwenden. Auch können leicht Verzerrungen und Übermodulationen entstehen.
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den tatsächlich zur Modulation verwendeten Modulationsamplituden geändert, sondern abweichend von der Proportionalität. Es ist dabei nicht erforderlich, dass die tatsächlich zur Modulation verwendeten Amplituden schon absichtlich entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung intensitätsverzerrt sind, obwohl dies gerade bei vorliegender Erfindung sehr vorteilhaft sein kann, wie unten noch gezeigt wird. Durch die Abweichung soll erreicht werden, dass die Intensitätsverzerrungen und auch die Klangverzerrungen praktisch nicht oder nur bis zu einem gewissen zugelassenen Grade auftreten. Diese vor-
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bezeichnet werden.
Der Grundgedanke dieses Verfahrens ist aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen. Die Kurve I der Fig. 3 ist wieder dieDemodulationskennIinie, u. zw. zunächst als rein quadratische Kurve (Parabel) angenommen.
Die Gerade 11 ist die Steilheitslinie zur Parabel (also der erste Differentialquotient als Funktion der Spannung).
Verlangt man eine Wiedergabe, bei der die Intensitäten genau den Modulationsintensitäten entsprechen, so würde man den Trägerstrom sprungweise von Null auf einen Maximalwert (dem bei den heute gebräuchlichen Sendeverfahren konstant gehaltenen Werte) ändern dürfen, da es auf der Demodulationskennlinie nicht mehrere Punkte gleicher Steilheit gibt. Man bekommt dann III als die Änderungskurve des Trägerstromes il. Diese Kurve stellt den Trägerstrom des Senders il oder die ihm proportionale Spannung am Empfänger Ue als Funktion der Modulationsspannung M, am Sender dar und ist in der Fig. 3 nach unten aufgetragen. In den Pausen ist der Strom Null und steigt schon bei sehr kleinen Werten der Modulationsspannung auf den konstanten Maximalwert il", an.
Man hat damit, wenn auch in gröberer Form, tatsächlich mit einem von der Modulationsintensität abhängigen Trägerstrom zu tun. Doch ist dabei der Vorteil gegenüber der üblichen heute gebräuchlichen Methode auf das Fehlen des Trägerstromes in den absoluten Modulationspausen beschränkt.
Eine viel bessere Ausnutzung des Verfahrens des veränderlichen Trägerstromes ist gemäss der Erfindung dann möglich, wenn man eine bestimmte Änderung des Intensitätsverhältnisses zulässt, z. B. als maximale Intensitätsänderung für die schwachen Stellen 50% annimmt. Wenn man bedenkt, dass z. B. bei der Rundfunkwiedergabe von Orchester und Gesangsvorführungen die Intensitätsverzerrungen viel grösser sind, ist eine solche Intensitätsänderung ohne weiteres zu vertreten. Dann hat man für die
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demnach die Intensitätsverzerrung bis zu 50%. Die Intensitätsverzerrung ist also in diesem Beispiel, obwohl sie bis zu 50% beträgt, kleiner, als wenn die Erfindung nicht auf das Verfahren mit schwankender Trägerfrequenzamplitude angewendet wird, d. h. wenn der Trägerstrom proportional der Modulationsamplitude schwankt.
Wesentlich günstiger liegen die Verhältnisse für die modernen Empfänger, bei denen die Demodulationskurve aus einem relativ kleinen quadratischen Anfangsstück besteht, das dann in eine annähernde Gerade übergeht, wie es durch Kurve I in Fig. 4 dargestellt ist. Die Steilheitskurve dazu sieht
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er durch den Linienzug III dargestellt ist. Schon bei kleinen Werten der Modulatipnsspannung steigt der Wert des Trägerstromes so an oder ist von vornherein so gross, dass man an den Punkt a der Empfangscharakteristik kommt, in dem der geradlinige Teil ansetzt.
Von da an verläuft der Trägerstrom geradlinig ansteigend (III), der konstanten Steilheit entsprechend, die durch Kurve 11 dargestellt ist.
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nicht in einer Stufe, sondern staffelförmig in mehreren erfolgt, wie es in Fig. 5 durch die Kurve 1 dargestellt ist. Es können auch stetige Kurven mit veränderlicher Steigung angewendet werden, wie z. B. die Kurve 11.
Es ist auch nicht notwendig, den Strom in den Modulationspausen auf Null gehen zu lassen. Bei allen diesen Modifikationen der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Grundgedanke immer der gleiche : den Trägerstrom nicht einfach mit der normalerweise verwendeten oder absichtlich intensitätsverzerrten Modulationsspannung ungefähr proportional zu ändern, sondern seine Änderung der Empfangskurve anzupassen. Dadurch wird erreicht, dass die Intensitätsverzerrung auf praktisch zulässige Weise reduziert wird, wobei die Vorteile eines in Abhängigkeit von dem Modulationsgrade veränderlichen
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Die Ausführungsformen dieses Verfahrens können natürlich verschieden sein.
Um den Träger- strom nach einer gewählten Kurve ansteigen zu lassen, kann man die veränderliche Steilheit von Elektronenröhren, oder um den Trägerstrom sprungweise steigen zu lassen, Kippschaltungen oder Glimmrelais und andere bekannte Mittel verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung ist in Fig. 6 gegeben. Es soll für den Trägerstrom ein Verlauf, etwa wie in Fig. 4 (777) dargestellt, erreicht werden. Die auf die Antenne arbeitende Röhre R1 eines fremderregten Senders erhält Hochfrequenz von der Quelle HF. Die Modulation des Senders erfolgt im Gitterkreise vom Mikrophon M aus über den Verstärker V1 und den Transformator Tj. Durch die
Gegenspannung der Batterie B2 wird der Trägerstrom in den Modulationspausen unterdrückt.
Es wird eine von der Modulationsamplitude abhängige Spannung über den Verstärker V2 und den Gleichrichter G'i dem Kondensator C2 des Gitterkreises so zugeführt, dass sie der Batteriespannung entgegenwirkt und einen Trägerstrom variabler Grösse erzeugt oder, was dasselbe ist, den Arbeitspunkt verlegt. Um das schnelle Ansteigen des Trägerstromes bei kleinen Modulationsamplituden zu bewerkstelligen, wird vom Modulationskreis ein zweiter Weg abgezweigt, u. zw. über den Gleichrichter G2 zu einem elektrischen Kipprelais K. Das Kipprelais schliesst den Kreis der Batterie B1 schon bei kleinen Modulationsspannungen und erzeugt über die Röhre R2 am Kondensator Cl eine Zusatzspannung, die den Trägerstrom sprungweise auf den gewünschten Wert bringt.
Von dort ändert sich dann der Trägerstrom annähernd geradlinig mit der Modulationsspannung, wie das auch gemäss Fig. 4 verlangt war. Die Drosselspule D wird so dimensioniert, dass das Relais K auf die langsameren Änderungen der Modulationsintensität anspricht, nicht aber auf die Tonschwingungen selbst.
Zur Unterstützung des Ausgleichs der Intensitätsverzerrung kann ausser der Anpassung des Trägerstromes auch eine veränderliche Modulationsverstärkung angewendet werden, wie anfangs an Hand der Fig. 2 beschrieben. Es werden also dann beide Ausführungsformen der Erfindung gleichzeitig angewendet. Wird nämlich der Trägerstrom nicht proportional geändert, sondern dem Verlauf der Empfängerkurve angepasst, so lässt sich der Arbeitspunkt gleich im Anfang in ein Gebiet verlegen, in dem die Steilheit von Null verschieden ist, also auch für kleine Werte der Modulationsspannung einen endlichen Wert hat, so dass die veränderliche Verstärkung ebenfalls praktisch mögliche und ausführbare Werte bekommt.
Im Gegensatz hiezu musste man bei Anwendung der veränderlichen Verstärkung ohne Verwendung der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie anfangs gesagt, für die kleinen Amplituden sehr grosse, im Grenzfall unendliche Verstärkungsgrade anwenden.
Der Grundgedanke der Erfindung kann noch erweitert werden. Durch die Anpassung des Trägerstromes an die Empfangskurve kann nicht nur die durch diese bedingte Intensitätsverzerrung herabgesetzt werden, sondern auch eine durch die Aufnahmegeräte verursachte Intensitätsverzerrung wieder ganz oder zum Teil aufgehoben werden. Ist z. B. der Unterschied der Modulationsstärke zwischen Forte und Piano zu klein, so kann am Empfänger durch Einstellung des Trägerstromes auf einen Punkt kleiner Steilheit ein Ausgleich geschaffen werden.
Es sei noch erwähnt, dass die Erfindung nicht nur für drahtloses Senden, sondern auch für die Trägerstromtelephonie angewendet werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Modulation von Sendern mit in Abhängigkeit von der Modulationsstärke schwankender Trägerfrequenzamplitude, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die nicht lineare Gleichrichtung auf der Empfängerseite entstehenden Intensitätsverzerrungen senderseitig praktisch ganz oder teilweise dadurch aufgehoben werden, dass das Verhältnis zwischen den normalerweise zur Modulation verwendeten Modulationsamplituden und der Trägerfrequenzamplitude im umgekehrten Sinne zu den Intensitätsverzerrungen des Empfängers geändert wird.