DE1001733B

DE1001733B - Detektor zur Demodulation von frequenzmodulierten Wellen

Info

Publication number: DE1001733B
Application number: DED18843A
Authority: DE
Inventors: James Robert Day
Original assignee: JAMES ROBERT DAY
Current assignee: JAMES ROBERT DAY
Priority date: 1953-10-12
Filing date: 1954-10-09
Publication date: 1957-01-31
Also published as: BE532476A; GB757776A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor zur Demodulation von frequenzmodulierten Wellen, in welchem die zu demodulierenden Wellen gleichzeitig über zwei Verstärkerkanäle geführt werden, von denen einer einen Phasenschieber zur Erzeugung einer Phasendifferenz zwischen ihnen enthält, die sich linear in bezug auf die Frequenz der modulierten Wellen ändert, und die Anordnung zur Demodulation weiter zwei in Serie miteinander verbundene, zur Stromleitung in dier gleichen Richtung angeordnete Dioden besitzt, von denen die freie Elektrode der einen Diode mit der einen Seite des einen Kanals und die freie Elektrode der anderen Diode mit der einen Seite des anderen Kanals gekoppelt ist, während die anderen Seiten der beiden Kanäle miteinander verbunden sind und ein Kondensator an dem Zusammenschluß zwischen den Dioden mit den anderen Seiten der beiden Kanäle angeschlossen ist. Derartige Anordnungen sind bekannt.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugründe, in tunlichst einfacher Weise bei einem solchen Detektor zur Demodulation von frequenzmodulierten Wellen einen störungsfreien Betrieb zu sichern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, daß eine Vorspannungsquelle vorgesehen ist, deren Spannung etwas kleiner ist als die Mindestamplitude der zugeführten Wellen und die an die beiden Dioden so angeschlossen ist, daß sie diese vorspannt und damit die den Dioden zugeführten Wellen in der Amplitude zusätzlich so begrenzt, daß Rechteckwellen mit einer konstanten Amplitude entsprechend der Vorspannung entstehen. Der überraschende technische Vorteil der durch die Vorspannungsbatterie zugeführten Vorspannung besteht also in der Begrenzung der Amplitude der Ausgangsimpulse auf einen Festwert und macht sie so unabhängig von den vorangehenden Röhren oder Schaltungen, so daß der Endausgang nur eine Funktion der Frequenzänderungen ist.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schema, das die Anordnung der Baugruppen des Empfängers gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist das Schaltschema des Detektors zur Demodulation von frequenzmodulierten Wellen gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ist die Schaltung eines vollständigen Detektors oder Diskriminators für Frequenzmodulation gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 bedeutet 10 die Quelle frequenzmodulierter Wellen, die zu demodulieren sind. Die Quelle 10 ist parallel an die Phasennetzwerke 11 und 12 angeschaltet. Die Phasenschieberschaltung 11 des oberen Kanals besitzt eine andere Phasenverschiebung als das Netzwerk 12 des unteren Weges. Den beiden Netz-Detektor zur Demodulation
von frequenzmodulierten Wellen

Anmelder:

James Robert Day, Peconic, N. Y.
(V. St. A.)

Vertreter: Dr. A. Ullrich, Patentanwalt,
Neckargemünd, Peter-Schnellbach-Str. 10

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom; 12. Oktober 1953

James Robert Day, Peconic, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

werken 11 und 12 sind die Begrenzer 13 und 14 nachgeschaltet. Die Ausgänge der beiden Begrenzer 13 und 14 werden gesondert den beiden Eingängen des Detektors 15 zur Demodulation der frequenzmodulierten Wellen zugeführt. Dem Demodulator ist ein Tiefpaß 16 zur Aussiebung der NF nachgeschaltet.

Die Quelle 10 der frequenzmodulierten Wellen ist üblicherweise ein Verstärkefanodenkreis im Hochfrequenzverstärker eines Empfängers.

Im folgenden wird ein allgemeines Beispiel der Wirkungsweise des Phasenvergleichsdemodulators 15 gegeben:

Nimmt man für den einen Weg eine Phasenverschiebung Null und für. den anderen eine von 6,2 Wellenlängen an und die durchschnittliche oder unmodulierte Frequenz der einfallenden Welle ?u 10⁷ Hz, so erhält man bei ± 2°/o Modulation eine Modulationsfrequenz von 2 · 10⁵ Hz. Weiter sei angenommen, daß die PhasenschiebeTschaltungen 11 und 12 so eingestellt sind, daß die Vorderflanke der Rechteckwelle des Ausgangs die Phasenverschiebung Null aufweist, und die nachfolgende rückwärtige Flanke durch die Welle mit der Phasenverschiebung von 6,2 Wellenlängen bestimmt wird. Während der Modulation verändert nun der positive Teil der Rechteckwelle seine Dauer um ± 44,46 elektrische Grade. Die Ausgangswelle enthält auch Komponenten der Trägerfrequenz und ihren Harmonischen zusätzlich zu den Modulationsfrequenzen. Die prozentuale Änderung im durchschnittlichen Wert der rechteckigen Ausgangswelle ist 6,2mal der prozentualen Änderung in der Frequenz der Eingangswelle; dieser Wert kann der Vergrößerungsfaktor der Anordnung genannt werden. Dfe

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elements dieser Welle ändert sich linear mit den Frequenzänderungen in der Quelle 10 der frequenzmodulierten Wellen. Diese Welle von rechteckiger Form wird durch die Niederfrequenzsiebkette 16 zur 5 Beseitigung der unerwünschten Hochfrequenzkomponenten hindurchgeführt, so daß die Modulationen der Quelle 10 zur Verwendung für jeden gewünschten Verbraucher (nicht gezeichnet), der am Ausgangskreis des Filters 16 angeschlossen werden kann, zur Ver-

24 fließen kann und eine Spannungsquelle für die Vorspannung, beispielsweise eine Batterie 28, durch einen Kondensator niedriger Impedanz 29 überbrückt wird.

Ein geerdeter Ausgangskondensator 30 ist mit der Vereinigung 31 zwischen der Kathode 32 der Diode 20 und der Anode 33 der Diode 21 verbunden. Die Kapazität des Kondensators 30 ist normalerweise mehrmals

Trägerfrequenz und ihre Harmonischen können wie üblich durch eine Niederfrequenzsiebkette 16 entfernt und die modulierten Frequenzen im Siebkettenausgang wieder gewonnen werden, wodurch der gewünschte Vorgang der Demodulation vervollständigt wird.

In Fig. 2 ist nunmehr als Beispiel ein Phasenyergleichsdemodulator gezeigt, der sich zur Verwendung in Fig. 1 eignet. Der dargestellte Demodulator
umfaßt zwei Dioden 20 und 21, die als Röhren ausgebildet oder auch Kontaktgleichrichter sein können. io fügung stehen. Der Ausgangskreis vom Begrenzer 13 im oberen In Fig. 3 ist ein vollständiger Demodulator gemäß

Übertragungsweg wird mit der Anode 22 der Diode 20 der Erfindung gezeigt. Der von der Quelle 10 gespeiste durch einen Kopplungskondensator 23 verbunden, Eingangskreis wird zu einer üblichen Eingangswobei der Gleichstromkreis durch eine Hochfrequenz- verstärkerstufe geführt, welche die Pentode 35 umdrossel24 sich schließt, die eine hohe Impedanz für 15 faßt. Im Ausgangskreis der Pentode 35 liegt in Paralleldie unmodulierte Trägerfrequenz besitzt. schaltung ein stark gedämpfter Kopplungsschwin-Der Ausgangskreis für den anderen Begrenzer 14 gungskreis, der aus dem Kondensator 36, der Spule 37 im unteren Übertragungsweg wird mit der Kathode 25 und dem Dämpfungswiderstand 38 besteht. Dieser der anderen Diode 21 durch einen Kopplungskonden- Schwingungskreis 36-37-38 befindet sich in Resonanz sato-r 26 verbunden, wobei der Gleichstrom des Kreises 20 mit der Mittelfrequenz der Eingangsträgerwelle; er durch eineHochfrequenzdrossel 27 ähnlich der Drossel ist so gedämpft, daß keine merkliche nicht lineare

Phasenabweichung innerhalb des Frequenzbereichs der frequenzmodulierten. Eingangswelle auftritt.

Der obere Zweig der Schaltung enthält eine direkte 25 Verbindung 39 vom Ausgangskreis der Pentode 35 zum Pentodenverstärker 40 über einen Kopplungskondensator 41. Der Ausgangskreis der Pentode 40 wird über einen Kopplungskondensator 42 und eine Hochfrequenzdrossel 43 mit einem hochgedämpften so groß wie .die Kapazität der Kopplungskondensa- 30 Kopplungskreis in Parallelschaltung gekoppelt, der toren 23 und 26. aus einem Kondensator 44, einer Spule 45 und einem

Im Betrieb wird die begrenzte Ausgangswelle vom Dämpfungswiderstand 46 besteht; dabei sind die Begrenzer 13 durch den Kopplungskondensator 23 zu Daten des Schwingungskreises 44-45-46 im allgemeider Anode 22 der Diode 20 geführt. Die Führungs- nen denen des hochgedämpften Schwingungskreises kante der positiven Halbwelle macht die Diode 22 35 36-37-38 in Parallelschaltung ähnlich, leitend, wodurch sich eine Ladung im Ausgangs- Der Übertragungsweg durch den unteren Zweig der

kondensator 30 aufbauen kann. Wenn das Potential Schaltung enthält eine glatte Übertragungsleitung 47, am Ausgangskondensator 30 die Vorspannung E_b der beispielsweise in Gestalt eines koaxialen Kabels oder Batterie 28 übersteigt, so wird die Diode 21 leitend einer anderen ähnlichen Übertragungsleitung, die über und die überschüssige Ladung durch die Drosselspule 40 ihre Länge hinweg eine gleichförmig verteilte Induk-27 abgeführt. tivität und Kapazität besitzt. Die Phasenverschiebung

Die Ausgangswelle von dem anderen Begrenzer 14 während der Übertragung durch eine solche Leitung wird durch den anderen Kopplungskondensator 26 zur ist proportional der Größe 2nf Vlc je Längeneinheit Kathode 25 der Diode 21 geführt. Der positiv ver- der Leitung, wo / die Frequenz der Welle und L laufende Teil dieser Welle kann nicht das Potential 45 sowie C die äquivalente Induktivität bzw. die äquides Ausgangskondensators 30 beeinflussen, da die valente Kapazität je Längeneinheit bedeutet. Da die Diode 21 in dieser Richtung nicht leitend ist; wenn Werte für L und C für jede besondere Leitung fest die Spannung über diejenige der Vorspannungs- sind, so ist die Phasenverschiebung direkt der Frequenz batterie 28 steigt, so kann der Überschuß durch die der Welle proportional. Die Phasenverschiebung ist Drosselspule 27 abgeführt werden. Wird der negative 50 somit aperiodisch; sie läßt sich also graphisch als Teil dieser Welle durch den Kopplungskondensator 26 gerade Linie darstellen, die keine Krümmung enthält, zur Kathode 25 der Diode 21 geführt, so wird die wie sie Resonanzkreisen eigen ist. Diode 21 leitend, wodurch der Ausgangskondensator Der Eingang der Übertragungsleitung 47 ist mit

30 auf Null oder Erdpotential entladen wird. einer Spule 48 verbunden, die induktiv mit der Spule

Auf diese Weise wird der Ausgangskondensator 30 55 37 des stark gedämpften Schwingungskreises 36-37-38 zuerst auf die Vorspannung E^ durch die positiv ver- in Parallelschaltung gekoppelt ist. Der Ausgang der laufende Halbwelle geladen, die zur Diode 20 geführt
wird; er wird auf das Nullpotential durch die negativ
verlaufende Halbwelle entladen, die zur Diode 21 geführt wird. Die Höchstspannung, auf welche der 60
Kondensator 30 geladen werden kann, wird durch das
feste Potential der Vorspannungsbatterie 28 begrenzt.
Wenn die beiden Wellen von den Begrenzern 13
und 14 in der Phase gegeneinander versetzt werden,

so wird das Intervall, währenddessen der Ausgangs- 65 oben beschriebenen Schwingungskreises 36-37-38. kondensator 30 geladen bleibt, durch die Phasen- Der Resonanzkreis 50-51-52 wird über einen Koppdifferenz zwischen den beiden Wellen bestimmt. Die lungskondensator 53 mit dem Eingangskreis eines Spannung am Ausgangskondensator 30 ist dann eine Pentodenverstärkers 54 verbunden. Der Ausgangskreis positiv verlaufende Welle von rechteckiger Gestalt. des Verstärkers 54 wird über einen Kopplungskonden-Der Durchschnittswert jedes folgenden Halbwellen- 7o sator 55 und die HocJifrequenzdrossel 56 mit einem

Übertragungsleitung 47 wird mit einer anderen Spule 49 verbunden, die induktiv mit einer Spule 50 gekoppelt ist.

Die Spule 50 bildet einen Teil eines anderen stark gedämpften, parallel geschalteten Schwingungskreises, der aus der Spule 50, einem Kondensator 51 und einem Dämpfungswiderstand 52 besteht. Die Daten dieses Schwingungskreises 50-51-52 sind ähnlich denen des

anderen stark gedämpften, parallel geschalteten Schwingungskreis gekoppelt, der aus einem Kondensator 57, der Spule 58 und dem Dämpfungswiderstand 59 besteht. Die Daten des Schwingungskreises 57-58-59 sind ähnlich denen des oben beschriebenen Sohwingungskreises 36-37-38.

Die Ausgangskreise der beiden parallel geschalteten Schwingungskreise 44-45-46 und 57-58-59 sind mit einer Doppeldiode 60 verbunden, die so ausgebildet ist, wie dies oben für die beiden einzelnen Dioden 20 und 21 von Fig. 2 beschrieben wurde. Die Vorspannung von einer Batterie 28 wird über die Spule 58 zugeführt.

Eine Siebdrossel 61 und ein Siebkondensator 62 bilden die Niederfrequenzsiebkette 16 von Fig. 1.

Gegebenenfalls können die Verstärkerstufen 40 und 54 so ausgebildet werden, daß sie begrenzende Kennlinien besitzen; es können auch zusätzliche Begrenzerstufen vorgesehen werden, so daß die Wirkung der Begrenzer 13 und 14 von Fig. 1 erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Detektor zur Demodulation von frequenzmodulierten Wellen, in welchem die zu demodulierenden Wellen gleichzeitig über zwei Verstärkerkanäle geführt werden, von denen einer einen Phasenschieber zur Erzeugung einer Phasendifferenz zwischen ihnen enthält, die sich linear in bezug auf die Frequenz der modulierten Wellen ändert, und die Anordnung zur Demodulation weiter zwei in Serie miteinander verbundene, zur Stromleitung in der gleichen Richtung angeordnete Dioden besitzt, von denen die freie Elektrode der einen Diode mit der einen Seite des einen. Kanals und die freie Elektrode der anderen Diode mit der einen Seite des anderen Kanals gekoppelt ist, während die anderen Seiten der beiden Kanäle miteinander verbunden sind und ein Kondensator an dem Zusammenschluß zwischen den Dioden mit den anderen Seiten der beiden Kanäle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungsquelle vorgesehen ist, deren Spannung etwas kleiner ist als die Mindestamplitude der zugeführten Wellen und die an die beiden Dioden so angeschlossen ist, daß sie diese vorspannt und damit die den Dioden zugeführten Wellen in der Amplitude so begrenzt, daß Rechteckwellen mit einer konstanten Amplitude entsprechend der Vorspannung entstehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 691 878, 862 317, 271, 685 380, 911 853, 905 383;

britische Patentschrift Nr. 631 380;

Henney, Radio Engineering Handbook, 1950,
S. 225;

Electronics, Dez. 1952, S. 124.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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