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Schaltungsanordnung zur Demodulation amplitudenmodulierter Schwingungen.
Es ist bereits bekannt, zum Zwecke der Gleichrichtung eine Netzwechselspannung in ein Zweiphasensystem zu spalten, jede Phase für sich zu quadrieren und die quadrierten Spannungen zueinander zu addieren, um einen oberwellenfreien Gleichstrom zu erhalten, d. h. einen Gleichstrom, der keine Spuren der ursprünglichen Netzfrequenz mehr enthält.
Es ist ferner bekannt, zur Demodulation von Trägerschwingungen die gegebene Trägerschwingung in der Phase zu verschieben, gleichzurichten und sodann mit der nicht verschobenen, jedoch gleichgerichteten Spannung zusammenzufügen. Bei dieser bekannten Anordnung werden jedoch gewöhnliche lineare Gleichrichter verwendet, und eine völlige Befreiung von der Trägerfrequenz ist nur dann zu erreichen, wenn man nicht nur zwei, sondern sehr viele gegeneinander phasenverschobene Trägerfrequenzspannungen herstellt, jede von ihnen gleichrichtet und die Gleichspannungen addiert.
Gemäss der Erfindung soll eine Gleichrichterschaltung, bei der eine einphasige Wechselspannung bzw. ein Wechselstrom in ein Zweiphasensystem gespalten, jede Phase für sieh quadriert und die quadrierten Spannungen bzw. Ströme zueinander addiert werden, zur Demodulation amplitudenmodulierter Hochfrequenzschwingungen benutzt werden.
Dieses Demodulationsverfahren ist gegenüber den bisher verwendeten gewöhnlichen Detektorkreisen nicht nur insofern vorteilhaft, als man eine vollkommene Befreiung der Niederfrequenz von der Trägerfrequenz erreicht, sondern insbesondere auch noch deshalb, weil man auch schnelle Amplitudenänderungen in der Niederfrequenzspannung nach der Demodulation vollkommen formgetreu erhält, was bei der Benutzung der üblichen Detektorkreise nicht der Fall ist. Diese Eigenschaft des neuen Demodulationsverfahrens ist insbesondere für diejenigen Anwendungsgebiete wichtig, wo sehr hohe Modulationsfrequenzen vorkommen, beispielsweise bei der Übertragung von Telegraphiezeichen
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d. h. mittels eines Detektorkreises gleichgerichteten Signals bei einer Veränderung der Amplitude auf den Nullwert. Es wird eine Doppelweggleichrichtung vorausgesetzt.
Im Zeitpunkt t1 sinkt die Amplitude bis auf Null herab. Dies ist in Fig. 1 a dargestellt. Die Fig. 1 b zeigt den Spannungsverlauf an den Ausgangsklemmen des Detektorkreises. Die in Detektorkreisen stets notwendigen Glättungsmittel bewirken, dass erst geraume Zeit nach dem Zeitpunkt t1, nämlich erst im Zeitpunkt , die Amplitude der Niederfrequenzspannung auf Null abgeklungen ist.
Gegenüber der obenerwähnten bekannten Anordnung, die mit gegeneinander phasenverschobenen Trägerfrequenzspannungen arbeitet, ist die Anordnung gemäss der Erfindung dadurch im Vorteil, dass dank der Verwendung eines quadratischen Gleichrichters bereits bei zwei gegeneinander phasenversehobenen Ausgangsschwingungen eine vollkommene Befreiung von der Trägerfrequenz erreicht wird und nicht zu diesem Zweck sehr viele gegeneinander phasenverschobene Trägerschwingungen benutzt werden müssen.
Gemäss der Erfindung wird aus der ursprünglichen Wechselstromgrösse S, die durch die Gleichung
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dargestellt sein möge, durch Ableitung nach der Zeit die Grösse
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hergestellt. Hiezu kann man beispielsweise die Eigenschaft benutzen, dass die Spannung auf einer Selbstinduktion der Ableitung des Stromes nach der Zeit entspricht oder dass der Strom durch einen Kondensator der Ableitung der Kondensatorspannung nach der Zeit entspricht usw. Durch irgendeine Massnahme soll nun erreicht werden, dass eine Überlagerung der Quadrate von S und 8'/n entsteht, also
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Die Formel gibt an, dass die Wechselstromkomponente der Frequenz n verschwindet und dass nur eine reine Gleichstromkomponente W = A übrigbleibt.
Es ist ohneweiters klar, dass bei einer Veränderung der ursprünglichen Trägerfrequenzamplitude A verzögerungslos eine entsprechende Veränderung der Gleichstromamplituden entsteht, womit zunächst im Prinzip das Ziel der Erfindung erreicht ist.
Die technische Ausführung ist auf verschiedene Weise möglich. So zeigt z. B. die Fig. 2 eine Schaltung, wobei die zu demodulierende Trägerschwingung S als Strom gedacht ist und in diesem Falle mit J bezeichnet wird. Dieser Strom durchfliesst hintereinander den Widerstand R sowie die Selbstinduktion L und erzeugt an dem Widerstand eine Spannung RI, die durch den annähernd quadratisch wirkenden leistungslos steuerbaren Gleichrichter G1 gleichgerichtet wird, so dass von hier aus ein Strom
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in die Leitung Z fliesst, wenn man den Proportionalitätsfaktor, in dem auch der Widerstand des Gleichstromkreises eingeht, zu 1 annimmt. Auf der Selbstinduktion L entsteht eine Spannung L.
J', die im annähernd quadratisch wirkenden ebenfalls leistungslos steuerbaren Gleichrichter G2 einen Strom
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dann ist
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und J3 ist somit ein reiner Gleichstrom der Grösse Jo R, der den Veränderungen der ursprünglichen Amplitude Jo trägheitslos folgt.
Eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens beruht auf der Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, auf derem einen Plattenpaar eine Spannung V der Frequenz n gegeben wird, während auf dem anderen Plattenpaar die Spannung V/n gegeben wird. Diese Anordnung ist schematisch gezeigt in der Fig. 3, wobei die Spannung
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ergibt. Dieses heisst, dass der Leuchtfleck in einem Kreis herumläuft, dessen Halbmesser dem Moment- anwert dpr Amplitude Vo ohne Verzögerung proportional ist.
Zur Ableitung eines Gleichstromes aus der Amplitude Vo wird nun der Strahlstrom, der in normalen Fällen den Leuchtfleck verursacht, benutzt. Zu diesem Zweck ist anstatt des Leuchtschirmes eine zirkular symmetrische Elektrode vorgesehen. So ist beispielsweise in der Fig. 4 dargestellt, wie der Fleck Feine kreisförmige Bahn beschreibt (in der Figur schraffiert gezeichnet), deren Durchmesser sieh bei Veränderungen der Amplitude Vo ohne Verzögerung ändert. Ändert sich V., so springt der Fleck momentan auf einen entsprechend geänderten Bahndurchmesser und entsprechend bekommt die ringförmige Elektrode R, auf deren Innenrand der Fleck zunächst, wie gezeichnet, zur Hälfte lief, einen entsprechend grösseren oder kleineren Teil des Strahlstromes.
Diese Veränderungen des von der Ringelektrode R aufgenommenen Teils des Strahlstromes können beispielsweise dazu benutzt werden, die
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Helligkeit einer Braunschen Röhre zu steuern. Wie in der Fig. 4 dargestellt, liegt die Elektrode R an einem Widerstand W und gleichfalls an der Steuerelektrode der Braunschen Röhre B. Es ist ohneweiters klar, dass die Helligkeit auf dem Schirm von B jetzt verzögerungsfrei den Änderungen von Va folgt.
Die Anordnung, die in Fig. 4 dargestellt ist, kann insbesondere dazu verwendet werden, eine Braunsche Fernsehröhre B in der Helligkeit durch einen Träger mit der modulierten Amplitude Va zu steuern. Sie hat den grossen Vorteil, dass Änderungen von Va, in welchem Augenblick der Periode der Träger-
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änderungen umgesetzt werden. Gleichzeitig ermöglicht die Anordnung noch das Steuern des Kippgerätes durch die Impulse, die am Ende von von Zeile und Bild in üblicher Weise zur Aussendung gelangen. In der Fig. 4 ist zur Erläuterung der Fall dargestellt, dass diese Impulse gegeben werden durch Austastung des Senders.
Wenn dieses am Ende von Zeile oder Bild geschieht, springt der Fleck von seiner kreisförmigen Bahn zurück in die Mittellage, d. h. der Strahlstrom kommt ganz auf die Zentralelektrode C und an die Klemme K, die mit einem Kippgerät üblicher Bauart verbunden ist. Hievon kann jetzt die Impulsspannung, die durch das plötzliche Überleiten des Strahlstromes auf den Widerstand W1 entsteht, abgenommen werden. Die Anordnung mit Ring-und Zentralelektrode hat gegenüber den üblichen Anordnungen auch noch den Vorteil, dass Kippgerät und Braunsches Rohr elektrisch nicht zusammengeschaltet sind ; der Strahlstrom geht entweder auf die Ringelektrode zur Steuerelektrode E oder auf die Zentralelektrode C zum Kippgerät an die Klemme K.
Ein Trennrohr, wie es in ähnlichen Schaltungen zur Trennung von Kippgerät und Braunseher Röhre öfter verwendet wird, erübrigt sich infolgedessen. Es ist zweckmässig, in der Nähe der Elektroden R und C eine Auffangelektrode A für Streu-bzw. Sekundärelektronen anzubringen.
Es soll noch erwähnt werden, dass bei der Ausführungsform nach Fig. 2 das Quadrat des Gleichstromes gewonnen wird. Wo die erste Potenz dieses Stromes erforderlich ist, kann man diese durch Zwischenschaltung einer Röhre mit geeigneter Charakteristik zwischen Fernleitung Z und dem StromVerbraucher erreichen. Für diesen Zweck ist beispielsweise eine in der Nähe der Anodenstromsättigung arbeitende Verstärkerröhre geeignet.
Es sei ferner noch erwähnt, dass man bei Benutzung einer Röhre, die statt der kreisringförmigen Elektrode R und der kreisförmigen Elektrode C eine Elektrode in Form eines elliptischen Ringes mit einer elliptischen Zentralelektrode besitzt, auch die oben an Hand der Fig. 2 erläuterten Bedingungen für R, L und n nicht zu erfüllen braucht. Es kann vielmehr unter Anpassung des Verhältnisses der grossen zur kleinen Halbachse der Ellipse an die Werte von R, L und n trotzdem eine Gleichrichtung erzielt werden.
Es kann ferner noch eine andere, bei Besprechung der Fig. 4 stillschweigend gemachte Voraussetzung fallen gelassen werden. Die Gleichrichtung gemäss der Erfindung lässt sich nämlich im Falle des Fernsehens auch ohne Schwierigkeit für denjenigen Fall verwenden, bei dem die Synchronimpulse mit grösserer Trägerwellenamplitude übertragen werden als der Bildinhalt. Zu diesem Zweck ist in Fig. 4 nur der Widerstand W an die Zentralelektrode C anzuschliessen und der Widerstand W1 an die Ring-bzw. Ellipsenelektrode.
Schliesslich ist noch zu erwähnen, dass man die Anordnung nach Fig. 4 auch noch in der Weise abwandeln kann, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Dort erzeugt der Kathodenstrahl auf der kreisringförmigen Elektrode bzw. elliptischen Elektrode R'eine Sekundärelektronenemission, die durch entsprechend Wahl des Materials für die Ringe und bei entsprechender Geschwindigkeit der Strahlelektronen grösser gemacht werden kann als der Strahlstrom. An den Widerständen W'und I'i wird der Spannungsabfall des Sekundärcmissionsstromes,'der sich über die Sekundäremissionsanode t schliesst, für die Braunsehe Bildempfangsröhre und die Kippgeräte abgenommen.
Die Verteilung der Strahlintensität innerhalb des Querschnitts des Ka1hodenstrahlbüschels ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 sowie der zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform mit elliptischen Ringelektroden so zu wählen, dass der die Elektrode R bzw. R'treffende Strahlstrom linear proportional zur Auslenkung des Strahles aus derjenigen Lage ist, in welcher weder die Ringelektrode noch die Zentralelektrode getroffen wird. Die hiezu erforderliche Intensitätsverteilung im Strahl ist mit den an anderer Stelle beschriebenen Mitteln möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anwendung einer Gleichrichterschaltung, bei der eine einphasige Wechselspannung (bzw. ein Wechselstrom) in ein Zweiphasensystem gespalten, jede Phase für sich quadriert und die quadrierten Spannungen (bzw. Ströme) zueinander addiert werden zur Demodulation amplitudenmodulierter Hochfrequenzschwingungen.