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Amplitudenbegrenzer
Die Erfindung betrifft einen Amplituden- begrenzer zur Beseitigung der störenden
Amplitudenmodulation von frequenzmodulierten
Trägerwellen.
Empfänger für frequenzmodulierte Träger- wellen werden meistens mit einem Amplituden- begrenzer ausgerüstet, der zur Verminderung der Wirkung der in Gestalt einer Amplituden- modulation erscheinenden Störspannungen dient.
Die Wirkung der Mehrzahl der bekannten Amplitudenbegrenzer setzt bei einem vorbestimmten, festen Amplitudenwert ein und dieser wird im allgemeinen ziemlich hoch angesetzt, damit dem Demodulator möglichst starke frequenzmodulierte Zeichen zugeführt werden können. Dieses hat jedoch den Nachteil, dass der Amplitudenbegrenzer beim Empfang schwacher Zeichen kaum oder überhaupt nicht wirkt, da hiebei auch die Störspannungen, deren Amplitude den obenerwähnten Grenzwert nicht erreicht, eine erhebliche Störung des Empfanges verursachen können.
Es ist bereits ein Amplitudenbegrenzer vorgeschlagen worden, dessen Wirkung zwar ebenfalls erst beim Erreichen eines vorbestimmten, festen Amplitudenwertes einsetzt, bei dem jedoch dieser feste Amplitudenwert beim Empfang schwacher Zeichen selbsttätig auf einen niedrigeren, ebenfalls festen Amplitudenwert herabgesetzt wird. Auch diese sprunghafte Änderung des Grenzwertes der Amplitudenbegrenzung ist jedoch nicht voll zufriedenstellend, vielmehr wäre es erwünscht, dass der Grenzwert der Amplitudenbegrenzung sich nach der jeweiligen Durchschnittsamplitude der empfangenen Zeichen richtet.
Der erfindunggemässe Amplitudenbegrenzer enthält einen auf die Mittelfrequenz des Frequenzbereiches, d. i. auf die in der Mitte desselben gelegene Frequenz abgestimmten Parallelresonanzkreis, dessen Dämpfung einige Prozente der kritischen Dämpfung beträgt, einen zum genannten Parallelresonanzkreis parallelgeschalteten, aus einem Gleichrichter und einem damit in Reihe geschalteten Kondensator bestehenden Nebenschlusskreis, dessen bei der obenerwähnten Frequenz in der Durchlassrichtung des Gleichrichters gegebener Widerstand kleiner als der Widerstand des genannten Resonanzkreises ist, sowie einen zum Kondensator oder zum Gleichrichter des Nebenschlusskreises parallelgeschalteten Widerstand,
dessen Grösse diejenige des genannten Widerstandes des Nebenschlusskreises in einem zur Herbeiführung einer Spitzengleichrichtung ausreichenden Masse übersteigt, jedoch um so viel kleiner als der Widerstand des Resonanzkreises ist, dass die durch ihn bewirkte Belastung des Gleichrichters eine ebenfalls nur einige Prozente der kritischen Dämpfung des Resonanzkreises ausmachende Erhöhung der Dämpfung dieses Kreises herbeiführt, wobei die Zeitkonstante des aus dem genannten Kondensator und dem genannten Widerstand bestehenden Kreises grösser als die grösste Periodendauer der durch den Begrenzer zu beseitigenden Amplitudenmodulation ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. l ist die Schaltskizze eines eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Amplitudenbegrenzers enthaltenden Empfängers zum Empfang frequenzmodulierter Trägerwelle und Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Amplitudenbegrenzers.
Der Empfänger gemäss Fig. 1 enthält eine an
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modulator 15 mit einem Gleichrichter 16, einen Tonfrequenzverstärker 17 und einen Lautsprecher 18. Eine Regelspannung, die sich im Amplitudenbegrenzer 14 ergibt, wird zwecks Herbeiführung einer selbsttätigen Empfindlichkeitsregelung über die Leitung 52 einer oder mehreren Röhren der Mischstufe 10 und des Zwischenfrequenzverstärkers 13 zugeführt. Die genannten Vorrichtungen sind, mit Ausnahme des Amplitudenbegrenzers 14, üblicher Art und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
Der Amplitudenbegrenzer 14 enthält zwei gleiche Begrenzerstufen 20 und 20'.
Die Stufe 20 besteht aus einem auf die Mittelfrequenz des Frequenzbandes der zwischenfrequenten Schwingungen abgestimmten, aus der Sekundärspule 22 des den Amplitudenbegrenzer mit dem Zwischen- frequenzverstärker 13 verbindenden Transformators 23 und dem Kondensator 24 zusammen-
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gesetzten Parallelresonanzkreis 21. Die Bestandteile dieses Kreises sind so ausgebildet,"dass-si geringe Verluste verursachten, so dass also die Dämpfung des Kreises nur einige : Prozente der kritischen Dämpfung beträgt, da der das Verhältnis zwischen dem Blindwiderstand und dem Wirkwiderstand ausdrückende Gütefaktor Q des Kreises beispielsweise den Wert 100 haben kann.
In Nebenschluss zum Parallelresonanzkreis 21 liegt ein mit einem Kondensator 27 in Reihe geschalteter Gleichrichter 25. Dieser kann aus einer gewöhnlichen Diode bestehen, deren in der Durchlassrichtung gemessener Durchgangswiderstand weniger als 1000 Ohm beträgt. An Stelle der Diode kann man auch einen Kristallgleichrichter verwenden, der einen ebenso geringen Widerstand aufweist, z. B. den in der Zeitschrift "Electronics", Jahrgang 1946, Seiten 118-123, beschriebenen Gleichrichter aus Germaniumkristall.
Der bei der obengenannten Mittelfrequenz des Frequenzbandes der zwischenfrequenten Schwingungen in der Durchlass-
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Transformators 36 ist, der mittels der Konden- satoren 39, 40 auf zu beiden Seiten der Mittel- frequenz des Frequenzbandes der zwischen- frequenten Schwingungen gelegene Frequenzen abgestimmte (zwei) Sekundärspulen 37 und 38 hat. Die die Umformerstufe des Frequenzdemodulators bildenden Resonanzkreises 37, 39 und 38, 40 sind an je einen Gleichrichterkreis der Gleichrichterstufe 16 angeschlossen.
Die Kapazität der Kondensatoren 24 und 24' muss ausreichend gross'sen damit'die sicn'in den Resonanzkreisen 21 und 21'ergebenden Signalspannungen auch bei der erhöhten Dämpfung dieser Kreise durch den den Gleichrichter enthaltenden Nebenschlusskreis sinusförmig bleiben.
Die Wirkungsweise des Amplitudenbegrenzers ist wie folgt : Infolge der im Gleichrichter 25 erfolgenden Spitzengleichrichtung der sich im Resonanzkreis 21 ergebenden Signalspannung entsteht am Kondensator 27 eine Vorspannung, deren Grösse sich mit der Durchschnittsamplitude des empfangenen Signals ändert. Diese Spitzengleichrichtung ergibt-einen durchschnittlichen Leitwert des den Gleichrichter und den Kondensator umfassenden Nebenschlusskreises, welcher den Resonanzkreis 21 zusätzlich dämpft. Die Grösse dieser Dämpfung hängt von der Energiemenge ab, welche aus den Spitzen der gleich-
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Kondensator also Zeit, sich langsam zu laden oder zu entladen.
Dagegen kann die Ladung und Entladung des Kondensators der Amplituden- modulation des empfangenen Signals nicht folgen, weil die Zeitkonstante dieser beiden Elemente, wie vorher erwähnt, grösser als die grösste Perioden- dauer der zu beseitigenden Amplitudenmodulation ist. Hinsichtlich der Amplitudenmodulation wirkt also der Kondensator 27 wie eine feste
Vorspannung. Infolge dieser Verhältnisse ändert die sich am Kondensator 27 ergebende Vor- spannung den Grenzwert des Amplituden- begrenzers entsprechend der durchschnittlichen
Signalstärke, dagegen bleibt diese Vorspannung hinsichtlich der Amplitudenmodulation des emp- fangenen Signals hinreichend konstant, um eine
Begrenzung der Amplitude der zwischenfrequenten
Schwingungen auf diesen veränderlichen Grenz- wert herbeizuführen und dadurch die uner- wünschte Amplitudenmodulation des Signals zu beseitigen.
Die in seiner Amplitude derart begrenzte zwischenfrequente Signalspannung gelangt dann über die Verstärkerröhre 33 in die zweite
Begrenzerstufe 20', deren Wirkung derjenigen der Begrenzerstufe 20 gleicht. Diese zweite
Stufe beseitigt die etwa noch vorhandene restliche
Amplitudenmodulation des Signals. Infolge der durch die Röhre 33 vorgenommenen Verstärkung des zwischenfrequenten Signals arbeitet diese
Stufe auf einem höheren Amplitudenniveau, als die erste Begrenzerstufe und sie ist daher noch wirkungsvoller als jene. Natürlich kann diese zweite Stufe gegebenenfalls weggelassen werden, andererseits können aber auch eine oder mehrere Begrenzerstufen in jeder Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers 13 verwendet werden.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Amplitudenbegrenzers 20" ist die Diode 25 durch einen Kristallgleichrichter 25"ersetzt und der diesen Gleichrichter sowie den Kondensator 27 und den Widerstand 28 umfassende Kreis ist mittels einer Transformatorspule 42 an einen aus einer abstimmbaren Transformatorspule 43 und einem Kondensator 44 bestehenden Parallelresonanzkreis angekoppelt. Der Kondensator ist gestrichelt gezeichnet, da er ganz oder zum Teil von der Eigenkapazität des Ausgangskreises der Verstärkerröhre 33 gebildet sein kann.
Die Transformatorspule 43 bildet einen Teil eines zum Frequenzmodulator 15"gehörigen Transformators, dessen einen Teil eines Parallelresonanzkreises 45 bildende Spule 46 mittels des beweglichen Abstimmkernes 47 mit der Transformatorspule 48 gekoppelt ist. Diese Spule bildet zusammen mit dem an ihre Anzapfung 49 angeschlossenen Parallelresonanzkreis 50, dessen abstimmbar Spule 51 induktiv mit der Spule 46 gekoppelt ist, die Umformerstufe des Frequenzdemodulators. Mittels des Abstimmkernes 47 kann der Resonanzkreis 45 durch Änderung der Induktivität der Spule 46 abgestimmt werden, ohne dass diese Abstimmung eine schädliche Änderung der Kopplung zwischen den Spulen 46 und 48 zur Folge hätte.
Die Amplitudenbegrenzerstufe 20"wirkt ebenso, wie die Begrenzerstufe 20 in Fig. 1, di. h. sie ruft eine der Änderung der Durchschnittsstärke des empfangenen Signals entsprechende Änderung des Grenzwertes der Amplitudenbegrenzung im Resonanzkreis 43, 44 hervor.
Infolge der Amplitudenbegrenzung ergibt sich im Parallelresonanzkreis 43, 44 eine annähernd konstante Signalspannung, welche zum Parallelresonanzkreis 45 überführt wird.
Die genannten Resonanzkreise und der Resonanzkreis 50 sind auf die Mittelfrequenz des zwischenfrequenten Signals abgestimmt, so dass den beiden Gleichrichterkreisen der Gleichrichterstufe 16 Signale zugeführt werden, deren Amplitude sich in Abhängigkeit von der Frequenzabweichung des empfangenen Signals von seiner Mittelfrequenz im entgegengesetzten Sinne ändert. Die Gleichrichterstufe liefert dann die Modulationskomponenten der Signale an den Tonfrequenzverstärker 17.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Amplitudenbegrenzers besteht darin, dass er auch beim Empfang schwacher Signale eine zufriedenstellende Amplitudenbegrenzung bewirkt, ohne die starken Signale zu unterdrücken. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Begrenzers liegt in seiner Einfachheit und Billigkeit, sowie darin, dass er die Abstimmung des Empfängers wesentlich erleichtert, da infolge seiner Wirkung die hörbare Leistung des Empfängers bei der richtigen Abstimmung am grössten ist und bei Änderung der Abstimmung nach beiden Seiten ab- nimmt.
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