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Zwischenfrequenzmodulator zur Übertragung von Fernseh-und
Mehrkanalsignalen
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lichkeit ist dabei so gross, dass ein separater Modulatorvideoverstärker wegfallen kann.
Wie bekannt, stösst es auf Schwierigkeiten, einen Modulator zu schaffen, der an den Endstellen von Mikrowellen-Richtfunksystemen mit mehreren RF-Kanälen zum Übertragen von Fernseh- und Trlgerfre- quenzsignalen sämtlichen Anforderungen gerecht wird. Von den der Güte gegenübergestellten Forderungen ist die Linearität eine der wichtigsten. Sie bedeutet die Änderung der Modulations-Steilheit in Abhängigkeit von der Amplitude des Eingangssignals. Diesbezüglich werden etwa 1-2% gefordert. Da diese strenge Forderung bei geringer relativer Verstimmung leichter erfüllt werden kann, werden in einigen Modulatoren Klystrons verwendet.
Dies bedeutet, dass die Frequenzmodulation bei einer Frequenz von etwa einigen Tausend MHz erfolgt, wobei das auf diese Weise erhaltene FM-Signal mittels eines andern Klystrons auf die, im System verwendete Zwischenfrequenz transponiert wird. Dieses Modulatorsystem weist zwar eine hohe Linearität auf, wobei aber eine Anzahl von Schwierigkeiten in Kauf genommen werden muss. l. Das Zwischenfrequenzsignal wird im Klystronmodulatorsystem aus dem Frequenzunterschied von zwei Oszillatoren gebildet, deren Frequenzen wesentlich höher sind als die Zwischenfrequenz, Dies bedingt aber einen AFC-Stromkreis von sehr hohem Gütefaktor, um die erforderliche Frequenzstabilität erreichen zu können.
2. Bei Klystronmodulatoren kann ferner eine mit etwa zwei Grössenordnungen kleinere relative Rausch- frequenzmodulation zugelassen werden, als beim Zwischenfrequenzmodulator, wodurch eine spezielle
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vergrössern natürlich die Verzerrungen im gesamten Modulator.
4. Es werden schliesslich spezielle Klystrons, ein Mikrowellenmischkristall, Präzisionsmikrowellenarmaturen, besondere Klystronspeiseeinheiten verlangt, wodurch die Gestehungskosten, das Gewicht und der Raumbedarf dieser Modulatoren im Verhältnis zum Zwischenfrequenzmodulator auf das Vielfache erhöht werden.
Um diese Schwierigkeiten zu beheben, sind bereits Zwischenfrequenzmodulatoren vorgeschlagen worden, die von den erwähnten Nachteilen frei sind und infolge ihrer speziellen Schaltung zum Modulieren mittels Fernseh-oder Mehrkanalsignalen doch geeignet sind, D1ese ZwischenfrequenzmodulatOren können prinzipiell der LC-bzw. RC-Art sein.
Modulatoren der LC-Art sind weniger gebräuchlich, da bei diesen die Schwingungsfrequenz entscheidend durch die Eigenfrequenz eines LC-Schwingungskreises bestimmt wird, wobei der Wert eines der Schwingungskreiselemente (L oder C) durch eine Reaktanzröhre geregelt wird. Nun ist der auf diese Weise erreichbare Frequenzhub allgemein klein, was der Verbreitung vonModulatorenderLC-Artentgegenwirkt.
Bei Modulatoren der RC-Art weist die Sctueifenverstärkuhb keinen scharfen Höchstwert in Abhängigkeit von der Frequenz auf, wie bei den LC-Modulatoren. Die Schwingung entsteht bei der Frequenz, bei
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welcher die Phasendrehung entlang der Schleife 360 beträgt. Modulatoren dieser Art sind bereits geeig- net, bei Anforderungen an hohe Linearität verwendet zu werden, wie dies bereits vorgeschlagen worden ist. In den angeregten Schaltungen werden dabei entweder Verstärker mit Gitterbasisschaltung oder Katho- denverstärker (Verstärker mit geerdeter Anode) verwendet, wobei das modulierende Signal dem Gitter zu- geführt wird.
Somit wird der Wechselstrom.-Eingangswiderstand des Verstärkers mit Gitterbasis-Schaltung bzw. der Wechselstrom-Ausgangswiderstand des Kathodenverstärkers entsprechend der Modulation geän- dert, wodurch auch die Phasendrehung und somit die Schwingungsfrequenz geändert werden.
Gemäss theoretischen Rechnungen ist bei RC-Modulatoren die erreichbare Höchstfrequenz bei gege- bener Röhrensteilheit der Kapazität jener Röhrenelektroden, an welchen das Hochfrequenzsignal auftritt, umgekehrt proportional. Wie bekannt, ist zwischen der Kathode und dem Heizfaden von Elektronenröhren eine ziemlich hohe nachteilige Kapazität vorhanden. Da in den erwähnten Schaltungen auf den Kathoden ein Hochfrequenzsignal auftritt, ist die erwähnte Kapazität bezüglich der erreichbaren Höchstfrequenz nachteilig. Ausserdem ist eine ungeerdete Kathode bei Wechselstromheizung auch bezüglich der Netz- brummspannung nachteilig.
Theoretische Rechnungen zeigen auch, dass eine Modulation mittels der Regelung der Gitterspannung von Röhren in der Rückkopplungsschleife Änderungen nicht nur der Schwingungsfrequenz, sondern auch der Schleifenverstärkung herbeiführt. Dies bedeutet aber, dass ausser der erwünschten Frequenzmodulation auch eine nachteilige Amplitudenmodulation zustandekommt.
Im Modulator gemäss der Erfindung sind die Kathoden sämtlicher Elektronenröhren geerdet, so dass der an erster Stelle genannte Nachteil (Netzbrumm) entfällt. Es besteht dabei, wie später noch erläutert wird, auch die Möglichkeit, die nachteilige Amplitudenmodulation auszugleichen, wodurch auch der an zweiter Stelle genannte Nachteil (nachteilige Amplitudenmodulation) weitgehend verringert werden kann.
En gemäss der Erfindung ausgebildeter Frequenzmodulator, der aus drei je eine Phasenverschiebung von 120 bewirkenden Oszillatorröhren und je einer zugehörigen Modulatorröhre besteht und zur Übertra- gung von Fernseh- und Mehrkanalsignalen geeignet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anoden zusammengehöriger Oszillator- und Modulatorröhren miteinander verbunden, sämtliche Kathoden geerdet und in den Gitterstromkreisen der drei Modulatorröhren Potentiometer vorgesehen sind, die zum Einstellen der optimalen Modulationslinearität ergebenden Arbeitspunkte dienen, wobei das Modulationssignal oder die Modulationssignale an den Gittern der drei Modulatorröhren wirksam ist bzw. sind, um den Wechselstromwiderstand der Röhren zu modulieren.
Die Wirkungsweise des Modulators gemäss der Erfindung ist also wie folgt.
Der eigentliche Oszillator besteht aus drei Elektronenröhren (im folgenden Oszillatorröhren genannt wobei mittels üblicher RC-Kopplungselemente die Anode der ersten Oszillatorröhre an das Gitter der zweiten, die Anode der zweiten Oszillatorröhre an das Gitter der dritten, und die Anode der dritten Oszillatorröhre an das Gitter der ersten angeschlossen ist. Die Modulation wird durch weitere drei Elektronenröhren (im folgenden Modulatorröhren genannt) durchgeführt, wobei deren Anoden je mit den Anoden der drei Oszillatorröhren verbunden sind. Die Schwingung entsteht bei der Frequenz, bei welcher die Phasendrehung je Oszillatorröhre 120 beträgt, so dass die resultierende Phasendrehung 3600 ausmacht.
Die Phasendrehung wird durch die Erdkapazität der miteinander verbundenen Anoden und Gitter und durch den Wech- selstrom-Anodenwiderstand der Modulatorröhren bestimmt. Die Frequenzmodulation wird dadurch bewirkt, dass der Wechselstrom-Anoden widerstand der Modulatorröhren durch Zuführung des Modulationssignals an die Gitter der Modulatorröhren geändert wird. Da die Vorspannungen der drei Modulatorröhren von spannungteilenden Potentiometern abgenommen werden, kann mittels deren Einstellung bezüglich der Modulationslinearität ein optimaler Arbeitspunkt eingestellt werden. Da die Schleifenverstärkung von der Gitterspannung der Oszillatorröhren abhängt, kann bei Zuführung eines gewissen Anteils des modulierenden Signals zu den Oszillatorröhren die bei der Frequenzmodulation entstehende nachteilige Amplitudenmodulation ausgeglichen werden.
Der Ausgleich der Amplitudenmodulation wird also dadurch bewirkt, dass z. B. bei einem positiver werdenden Signal die grössere Schleifenverstärkung der Oszillatorröhren durch den fallenden Wechsel - strom-Anodenwiderstand der Modulatorröhren kompensiert werden kann.
Die Prinzipschaltung der Erfindung ist aus Fig. l, ein Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 zu entnehmen.
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4 angeschlossen. Die Anode der letzteren schliesst über einen Kondensator 6 an das Gitter der Oszillatorröhre 7 an. Die Anode dieser Röhre ist über einen Kondensator 9 mit dem Gitter der Oszillatorröhre 1 verbunden. Die Anode der Modulatorröhre 13 ist an die Anode der Oszillatorröhre 1, die Anode der Modulatorröhre 14 an die Anode der Oszillatorröhre 4 und die Anode der Modulatorröhre 15 an die Anode der
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Oszillatorröhre 7 galvanisch angeschaltet. Das modulierende Signal oder die Signale werden von den Leitungen 25, 26 und 27 an die Gitter der Modulatorröhren angelegt.
Die Vorspannungen der Modulatorröhren werden durch Potentiometer 16,17 und 18 entsprechend der optimalen Modulat1onslinearität eingestellt.
Das zum Ausgleichen der nachteiligen Amplitudenmodulation dienende Signal wird von den Leitungen 22, 23 und 24 den Gittern der Oszillatorröhren zugeführt.
Während Fig. l ein prinzipmässiges Schaltbild des erfindungsgemässen Frequenzmodulators darstellt, zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, das vom Frequenzmodulator gemäss Fig. I im Wesen darin abweicht, dass als Modulator- und Oszillatorröhren Doppelröhren 28,29 und 30 verwendet werden, wodurch die Röhrenzahl auf die Hälfte sinkt. Eine weitere Abweichung besteht darin, dass zwei modulierende Signale verwendet werden, nämlich das Signal 31 für den Modulatorteil der Doppelröhren 29 und 30 und das Signal 32 für den Modulatorteil der Doppelröhre 28. Auf diese Weise wird eine Frequenzmodulation mittels eines Doppelsignals erreicht, ohne dass zwischen den beiden modulierenden Signalen eine Rückwirkung auftritt.