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Verfahren zur Phasenmodulation
Zur Erzeugung einer phasenmodulierten Schwingung ist es bekannt, zwei hochfrequente Schwingungen, die gegeneinander um einen Winkel von 900 phasenverschoben sind, zu überlagern. Von den hochfrequenten Schwingungen sind mindestens eine, in der Regel jedoch beide, in ihrer Amplitude moduliert. Bei den grösstenteils verwendeten Verfahren werden die beiden hochfrequenten Schwingungen im Gegentakt zueinander amplitudenmoduliert und überlagert. Bei diesem Verfahren haben 100% Modulationsgrad der Amplitudenmodulation zur Folge, dass der ganze Phasenwinkel, also 900, von der phasenmodulierten Schwingung überstrichen wird. Der Phasenhub in diesen Fällen beträgt 450.
Da aber zwischen dem Phasenhub der phasenmodulierten Schwingung und dem Modulationsgrad der amplitudenmodulierten Schwingung keine lineare Beziehung besteht, treten bei der Erzeugung einer Phasenmodulation aus einer Amplitudenmodulation Verzerrungen auf. Ein Mass für diese Verzerrungen ist der Klirrfaktor, der also mit zunehmendem Phasenhub ansteigt. Er beträgt in herkömmlichen Anlagen bei einem Phasenhub von
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schreiten. Hochwertige Übertragung von Musik erfordert wesentlich geringere Werte für den Klirrfaktor, etwa 0, 5%-1%.
Aus diesen Forderungen ergibt sich für den Wert des Phasenhubes zwangsläufig ein zulässiger Maximalwert, der in der Regel etwa 200 beträgt, wenn der Klirrfaktor Werte von 1% nicht überschreiten soll. Der relativ geringe Wert des Phasenhubes hat jedoch zur Folge, dass der verwendbare Phasenhub der solcherart phasenmodulierten Übertragung gering ist. Die beiden Forderungen nach geringem Klirrfaktor bei gleichzeitig grossem Phasenhub lassen sich mit den bekannten Verfahren zur Phasenmodulation nicht erfüllen.
Es sind weiters Verfahren zur Phasenmodulation bekannt, bei welchen die amplitudenmodulierten Schwingungen nach bestimmten nichtlinearen Funktionen verzerrt werden. Der Zweck ist auch hier, eine lineare Beziehung zwischen Phasenhub und Modulationsgrad zu schaffen. Die hiebei verwendeten Funktionen, nach welchen die Verzerrungen erfolgen, lassen sich in der Regel jedoch nicht exakt genug durch die vorhandenen elektrischen Schaltmittel realisieren. Der Aufwand für die Schaltungen ist sehr hoch, beinhaltet meist weitere elektrische Schaltmittel zur Korrektur der entstehenden Fehler und steht somit zum erzielten Erfolg in einem sehr schlechten Verhältnis.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Phasenmodulation zweier gegeneinander phasenverschobener, vorzugsweise hochfrequenter Schwingungen, die amplitudenmoduliert sind, wobei zwecks Linearsierung des Phasenhubes die modulierten Schwingungen oder aufzumodulierenden niederfrequenten Schwingungen verzerrt sind. Die Erfindung vermeidet die vorher beschriebenen Nachteile, wie komplizierte und nicht leicht realisierbare Verzerrungsfunktionen sowie aufwendige Schaltungen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verzerrung der Elongationen der amplitudenmodulierten Schwingung angenähert nach einer logarithmischen Funktion erfolgt.
Nach einem andern Merkmal der Erfindung ist der Phasenverschiebungswinkel zwischeneen hochfrequenten amplitudenmodulierten Schwingungen grösser als 900 und kleiner als 1350, insbesondere 1300.
Vorteilhafterweise besteht das Verzerrungsglied im wesentlichen aus einer eine Diode mit angenähert logarithmischer Strom-Spannungs-Charakteristik enthaltenden Verzerrerstufe.
Die Verzerrung der Amplituden beim erfindungsgemässen Verfahren in einer Verzerrerstufe nach einer bestimmten Funktion führt zu einer linearen Beziehung zwischen der Niederfrequenzamplitude und dem Phasenhub. Diese Linearität gilt im ganzen Bereich des Phasenverschiebungswinkels. Eine gleichzeitige Vergrösserung des Phasenverschiebungswinkels von YO auf 1300 hat eine Erhöhung des maximalen Phasen-
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hubes von 450 auf 650 zur Folge. Werte von etwa 110 für den Klirrfaktor werden auch bei maximalem Phasenhub nicht überschritten.
Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Die hochfrequente Schwingung wird zwei phasendrehenden Gliedern 1 und 2 zugeführt, in denen eine Phasendrehung um einen Winkel von 65 erfolgt. Jedem phasendrehenden Glied wird eine hochfrequente Schwingung entnommen. Zwischen den beiden hochfrequenten Schwingungen herrscht dann eine resultierende Phasenverschiebung um einen Winkel von 130 .
In zwei nachfolgenden Resonanzverstärkern 3 und 4 werden die beiden phasenverschobenen hochfrequenten Schwingungen verstärkt und im Gegentakt anodenmoduliert. Die Resonanzverstärker arbeiten im B- oder C-Betrieb. Die logarithmische Verzerrung der amplitudenmodulierten Schwingungen erfolgt in den Resonanzverstärkern. Einer Wicklung 6 des Modulationstransformators 5 ist die zu modulierende niederfrequente Schwingung zugeführt. An den Wicklungen 7 treten die anodenmodulierten Schwingungen auf. Über die Wicklungen 8 wird die phasenmodulierte hochfrequente Schwingung entnommen.
Aus Fig. 2 ist eine weitere Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ersichtlich.
Hier werden Amplitudenmodulation, Phasendrehung und Verzerrung in getrennten Stufen vorgenommen.
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Wicklung 12 mit der zu modulierenden niederfrequenten Schwingung angespeist wird.
Die auftretende anodenmodulierende Schwingung wird den nachfolgenden phasendrehenden Gliedern 13 und 14 zugeführt, in denen eine Phasendrehung um einen Winkel von 65 erfolgt. Die resultierende Phasenverschiebung zwischen den beiden amplitudenmodulierten hochfrequenten Schwingungen beträgt 1300. Hinter je einem phasendrehenden Glied ist eine Diode 15 bzw. 16 angeschlossen, über die nur eine Halbwelle jeder der beiden amplitudenmodulierten hochfrequenten Schwingungen durchgelassen wird.
Durch eine den Dioden zugeführte Gleichspannung wird eine Vertiefung des Modulationsgrades der ampli- tudenmoduliertenhochfrequenien Schwingung erreicht. Die beiden Halbwellen werden nun weiteren stromgesteuerten Dioden 17 und 18 zugeführt. Diese Dioden mit einem logarithmischen Verhältnis zwischen Strom und Spannung bewirken die geforderte logarithmische Verzerrung der ihnen zugeführten Spannungen. Die Spannungen werden'über Trennstufen 19 und 20 an die Wicklungen 22 und 23 eines Transformators 21 geschalten. Einer Wicklung 24 des Transformators 21 ist die phasenmodulierte hochfrequente Schwingung entnehmbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Phasenmodulation zweier gegeneinander phasenverschobener, vorzugsweise hoch-
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dadurch gekennzeichnet, dass die Verzerrung der Elongationen der amplitudenmodulierten Schwingung angenähert nach einer logarithmischen Funktion erfolgt.