DE1002409B

DE1002409B - Arrangement for frequency modulation of a high-frequency carrier

Info

Publication number: DE1002409B
Application number: DET8696A
Authority: DE
Inventors: Alfred Koreis
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1953-11-27
Filing date: 1953-11-27
Publication date: 1957-02-14

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei der Übertragung einer Vielzahl von Nachrichtenkanälen mittels Frequenzmodulation werden bekanntlich hohe Anforderungen an die Linearität der Modulationskennliniie des betreffendem Frequenzmodulators gestellt. Sind, diese Forderungen innerhalb des Aussteuerbereiches nicht in ausreichendem Maße erfüllt, so· entstehen) bei der Modulation unerwünschte Kombinationsfrequenzen,, die erhebliche Störungen verursachen können.When transmitting a large number of news channels Frequency modulation is known to place high demands on the linearity of the Modulation characteristic of the frequency modulator in question posed. Are these demands within the dowry range inadequate is fulfilled, then undesired combination frequencies arise during the modulation, which cause considerable interference can cause.

Die Forderung nach einem, möglichst linearen, Kennlinienverlauf innerhalb des Aussteuerbereiches läßt sich weitgehend, dadurch verwirklichen, daß nur ein relativ kleiner in einem linearen Teil der Kennlinie liegender Bereich von der Nachricht ausgesteuert wird. Trotz Anwendung dieser Maßnahme und optimaler Einstellung der Schaltungsparameter des Modulators gelangt man dabei jedoch nicht über ein bestmögliches Maß der Linearität hinaus. Bei diesem Verfahren¹ bleiben stets gewisse restliche UnIinearitäten in der Modulation zurück, die bisher nicht beeinflußbar waren und die durch Steigungsschwankungen der Kennlinie innerhalb kleinster Bereiche bedingt sind. Eine solche Feinstruktur des Kennlinienverlaufs ist auch bei scheinbar großer Linearität stets vorhanden und läßt sich mit spezieilen Linearitätsmeßgeräten, die ein großes Auflösungsvermögen besitzen, leicht nachweisen.The requirement for a characteristic curve which is as linear as possible within the modulation range can largely be achieved in that only a relatively small area lying in a linear part of the characteristic is controlled by the message. In spite of the use of this measure and optimal setting of the circuit parameters of the modulator, however, one does not get beyond the best possible degree of linearity. With this method ¹ , certain residual uniinearities always remain in the modulation, which up to now could not be influenced and which are due to fluctuations in the slope of the characteristic curve within the smallest of ranges. Such a fine structure of the characteristic curve is always present even with apparently great linearity and can easily be detected with special linearity measuring devices that have a high resolution.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frequenzmodulation eines hochfrequenten Trägers, bei der auch, diese restlichen durch die Feinstruktur bedingten Unlinearitäten im Verlaufe der Modulationskennlinie in günstiger Weise beeinflußt werden können. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Glättung des Kennlinienverlaufs bei den an sich bekannten. Schaltungsanordnungetii zur Frequenzmodulation möglich ist, bei denen die Eigenfrequenz eines Schwingungserzeugers (Trägerfrequenz) mittels einer steuerbaren Blindwiderstandsröhre durch die Nachricht geändert wird.The invention relates to an arrangement for frequency modulation of a high-frequency carrier, in the case of which also, these remaining ones caused by the fine structure Unlinearities in the course of the modulation characteristic can be influenced in a favorable manner. It has been shown that such a smoothing of the characteristic curve profile in the case of the known ones. Circuit arrangements etii for frequency modulation is possible, in which the natural frequency of a vibration generator (carrier frequency) by means of a controllable Reaction tube is changed by the message.

Gemäß der Erfindung kann die Modulationskennlinie solcher Anordnungen dadurch noch wesentlich linearisiert werden, daß der Anoden-Kathoden-Raum der Blindwiderstandsröhre von einem Magnetfeld durchsetzt ist. Dabei hängt die Wirkung sehr wesentlich von der Richtung des betreffenden Magnetfeldes relativ zu den Röhrenelektroden sowie von der Stärke des Magnetfeldes ab. Es ist deshalb zweckmäßig, das Magnetfeld nach Richtung und Stärke einstellbar auszubilden, um ein Aufsuchen der optimalen Einstellung zu ermöglichen.According to the invention, the modulation characteristic Such arrangements are still substantially linearized in that the anode-cathode space the reactance tube is penetrated by a magnetic field. In doing so, the effect depends very much on the direction of the relevant magnetic field relative to the tube electrodes and on the strength of the magnetic field. It is therefore advisable to make the magnetic field adjustable in terms of direction and strength, to enable the optimal setting to be found.

Die Erklärung für die zu beobachtende Kennlinienverbesserung durch ein Magnetfeld dürfte in einer bestimmten Beeinflussung der Elektronenbahnen in der Röhre zu suchen sein. Es wäre beispielsweiseThe explanation for the observed improvement of the characteristic curve due to a magnetic field should be in a certain influencing of the electron trajectories in the tube must be sought. It would be for example

Anordnung zur Frequenzmodulation
eines hochfrequenten TrägersArrangement for frequency modulation
a high frequency carrier

Anmelder:Applicant:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71Telefunken G. mb H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Alfred Koreis, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt wordenAlfred Koreis, Ulm / Danube,
has been named as the inventor

denkbar, daß die in ihrem Verlauf voneinander abweichenden Elektronenbahnen durch das Magnetfeld homogenisiert werden, so daü ein gewisser Ausgleich der Laufzeitunterschiede für die gleichzeitig aus der Kathode austretenden. Elektronen zustande kommt. Auch wäre es möglich, daß die Beeinflussung der Elektronenbahnen in der Weise erfolgt, daü sich eine Homogenisierung des Anodenstromes ergibt. Wahrscheinlich ist sogar das gleichzeitige Zusammenwirken verschiedener Effekte dabei im Spiel.It is conceivable that the electron trajectories deviating from one another in their course are caused by the magnetic field be homogenized, so that a certain compensation of the running time differences for the simultaneously from the Exiting cathode. Electrons comes about. It would also be possible that influencing the Electron trajectories take place in such a way that the anode current is homogenized. Probably even the simultaneous interaction of different effects is involved.

Unter Bezugnahme auf die Abbildungen sei die Erfindung im folgenden näher erläutert:With reference to the figures, the invention is explained in more detail below:

Abb. 1 a zeigt die Schaltung eines bekannten, Frequenzmodulators der oben beschriebenen Art. Diese Schaltung enthält zwei Röhren Ro₁ und Ro₂, von welchen die letztere als Blindwiderstandsröhre wirksam ist und an ihrem Bremsgitter G₃ von der Nachricht NF gesteuert wird. Die Röhre Ro₁ stellt die eigentlicheFig. 1a shows the circuit of a known frequency modulator of the type described above. This circuit contains two tubes Ro ₁ and Ro ₂ , the latter of which acts as a reactance tube and is controlled by the message NF _{at its braking grid G 3.} The tube Ro ₁ represents the actual

Schwingröhre dar und kann in Verbindung mit den Schaltelementen L₁, L₂, R, C₀, C^₁, C^₂ sowie den Röhrenkapazitäten beider Röhren als Phasenschiebegenerator aufgefaßt werden. Um dies zu verdeutlichen, sind die als Phasenschiebernetzwerk wirksamen Schaltelemente in Abb. 1 b in übersichtlicher Schaltungsweise gesondert dargestellt. Die Eingangsklemmen 1, 2 und die Ausgangsklemmen 3, 4 entsprechen dabei den mit gleichen Ziffern bezeichneten Punkten der Schaltung in Abb. 1 a. Die Eingangskapazität C₁ des Phasenschiebernetzwerkes wird durch die parallel geschalteten Anoden-Kathoden-Kapazitäten der beiden Röhren Ro₁ und Ro₂ gebildet. Die Querkapazität C₂ entspricht der Gitter-Kathoden-Kapazität der Röhre Ro₂ in Serie mit der Koppelkapazität: C^₂, und die Querkapazität C₃ setzt sich aus der Gitter-Kathoden-Kapazität der Röhre .Rd₁ und der in Serie geschalteten Koppelkapazitat C^₁ zusammen,.Oscillating tube and can be interpreted as a phase shift generator in connection with the switching elements L ₁ , L ₂ , R, C ₀ , C ^ ₁ , C ^ _{2 and the tube capacitances of both tubes.} In order to make this clear, the switching elements that act as a phase shift network are shown separately in Fig. 1b in a clearly arranged circuit. The input terminals 1, 2 and the output terminals 3, 4 correspond to the points in the circuit in Fig. 1 a labeled with the same numbers. The input capacitance C _{1 of} the phase shifter network is formed by the anode-cathode capacitances of the two tubes Ro ₁ and Ro ₂ connected in parallel. The transverse capacitance C ₂ corresponds to the grid-cathode capacitance of the tube Ro ₂ in series with the coupling capacitance: C ^ ₂ , and the transverse capacitance C ₃ is made up of the grid-cathode capacitance of the tube .Rd ₁ and the coupling capacitance connected in series C ^ ₁ together ,.

Abb. 2 gibt in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen der Frequenz f und dem Brems-Fig. 2 graphically shows the relationship between the frequency f and the braking

60Ϊ 770/28060Ϊ 770/280

gitterpoteiitial —Uq₃ der beschriebenen Schaltung wieder. Diese Kurve wird wegen ihres weitgehend linearen Verlaufs innerhalb des Bereiches a-b als Modulationskennlinie ausgenutzt. Zu diesem Zweck erhält das Bremsgitter G₃ der Röhre Ro₂ durch Verschieben des Potentiometerabgriffs P eine solche Vorspannung, daß der Arbeitspunkt A zweckmäßig in die Mitte des linearen Aussteuerbereicb.es zu Hegen kommt. Bei dieser Wahl des Arbeitspunktes erregt sich das System auf der Frequenz /₀. Durch die Steuer-Spannung NF wird der Arbeitspunkt A bei nicht zu großer Amplitude längs des linearen Kurvenstückes a-b verschoben, wobei die Frequenz zwischen den beiden Werten Z₁ und f₂ verändert wird.grid potential - Uq _{3 of} the circuit described again. Because of its largely linear course within the ab area, this curve is used as a modulation characteristic. For this purpose, the braking grille G _{3 of} the tube Ro ₂ is pretensioned by moving the potentiometer tap P so that the operating point A expediently comes to rest in the middle of the linear modulation range. With this choice of the operating point, the system is excited at frequency / ₀ . The operating point A is shifted along the linear curve segment ab by the control voltage NF if the amplitude is not too great, the frequency being changed between the two values Z ₁ and f ₂ .

Obwohl in der Umgebung des Arbeitspunktes A bei nicht zu großem Aussteuerbereich c-d ein weitgehend linearer Verlauf der Kennlinie innerhalb des Aussteuerbereiches gewährleistet ist, sind in der Modulation noch gewisse Nichtlinearitäten festzustellen, die sich in manchen Fällen recht störend bemerkbar machen. Diese Nichtlinearitäten sind, wie eingangs erwähnt, eine Folge von Steigungsschwankungen innerhalb kleinster Bereiche der Modulationskennlinie. Wie sich gezeigt hat, läßt sich auf diese Schwankungen durch bloße Abänderung der Schaltungsparameter kein Einfluß gewinnen. Gemäß dem Vorschlag der Erfindung hat sich jedoch eine Glättung der durch die Feinstruktur der Kennlinie bedingten Unregelmäßigkeiten des Kurvenverlaufes durch ein Magnetfeld herbeiführen lassen, welches den Anoden-Kathoden-Raum der Blindwiderstandsröhre Ro₂ in geeigneter Weise durchsetzt. Gemäß einem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden hierzu an die Außenwand des Röhrenkolbens 5 an einander gegenüberliegenden Stellen die beiden Hälften 6, 7 einer stromdurchflossenen Magnetfeldspule angelegt. Die Polung ist dabei derart gewählt, daß die eine Spule als magnetischer Nordpol und die andere als magnetischer Südpol wirksam ist. Diese Ausführungsform hat den Vorzug, daß die Stärke des Magnetfeldes durch Veränderung der Stromstärke in einfacher Weise beeinflußt werden kann. Dabei durchsetzen die magnetischen Feldlinien ξ> den Raum zwischen der Kathode 8 und der Anode 9, 10. Vorteilhaft ist es, wenn das Anodenblech der Röhre, wie im Falle der Abb. 3, aus zwei Hälften besteht, zwischen welchen die magnetischen Feldlinien verlaufen. Die Wirkung ist jedoch auch bei geschlossenen Anodenzylindern zu erwarten, wenn die Feldlinien mit der Röhrenachse einen Winkel von weniger als 90° bilden. Da der Effekt stark von der Richtung der magnetischen Feldlinien relativ zu den Elektroden der Röhre abhängt, ist es zweckmäßig, die Spulen derart auszubilden und an dem Röhrenkolben zu befestigen, daß eine Verschiebung längs der Röhrenachse in Richtung h und eine Veränderung des Azimutwinkels φ durch Drehung um die Röhrenachse möglich ist. Auf diese Weise läßt sich bei gleichzeitiger Beobachtung der Kennlinie mit einem Linearitätsmeßgerät hohen Auflösungsvermögens leicht die optimale Einstellung ermitteln.Although a largely linear course of the characteristic curve within the modulation range is ensured in the vicinity of the operating point A if the modulation range cd is not too large, certain non-linearities can still be determined in the modulation, which in some cases are quite disturbing. As mentioned above, these non-linearities are a consequence of slope fluctuations within the smallest areas of the modulation characteristic. As has been shown, these fluctuations cannot be influenced by simply changing the circuit parameters. According to the proposal of the invention, however, the irregularities of the curve shape caused by the fine structure of the characteristic curve can be smoothed by a magnetic field which penetrates the anode-cathode space of the reactance tube Ro ₂ in a suitable manner. According to an exemplary embodiment shown in FIG. 3, the two halves 6, 7 of a magnetic field coil through which a current flows are applied to the outer wall of the tubular piston 5 at mutually opposite points. The polarity is chosen so that one coil acts as the magnetic north pole and the other as the magnetic south pole. This embodiment has the advantage that the strength of the magnetic field can be influenced in a simple manner by changing the current strength. The magnetic field lines ξ> penetrate the space between the cathode 8 and the anode 9, 10. It is advantageous if the anode sheet of the tube, as in the case of Fig. 3, consists of two halves, between which the magnetic field lines run. However, the effect can also be expected with closed anode cylinders if the field lines form an angle of less than 90 ° with the tube axis. Since the effect depends strongly on the direction of the magnetic field lines relative to the electrodes of the tube, it is advisable to design the coils and to fasten them to the tube piston in such a way that a displacement along the tube axis in direction h and a change in the azimuth angle φ by rotation around the tube axis is possible. In this way, the optimum setting can easily be determined with simultaneous observation of the characteristic with a linearity measuring device of high resolution.

In entsprechender Weise kann auch gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ein am Röhrenkolben verschiebbar angebrachter Permanentmagnet verwendet werden. Um auch in diesem Falle die magnetische Feldstärke bzw. Induktion verändern zu können, empfiehlt es sich, einen magnetischen Nebenschluß vorzusehen, der veränderbar ausgebildet ist.In a corresponding manner, according to another exemplary embodiment, an on the tube piston Slidably mounted permanent magnet can be used. In this case, too, the magnetic To be able to change the field strength or induction, it is advisable to use a magnetic shunt to be provided, which is designed to be changeable.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for frequency modulation of a high-frequency carrier, in which the natural frequency a vibration generator with the help of a controllable reactance drone through the message is changed, characterized in that to linearize the modulation characteristic within smallest areas a preferably adjustable magnetic field is provided, which the Anode-cathode space of the reactance tube penetrated.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by the use of a reactance tube, whose anode consists of at least two segments divided by spaces.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that that an electromagnet is provided to generate the magnetic field.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that that for generating the magnetic field a preferably designed with a variable Shunted permanent magnet is provided.

5. Arrangement according to claim 3, characterized in that on opposite sides Sides of the tube piston two halves of a magnetic field coil are applied, one of which

■ are effective as the magnetic north pole and the others as the magnetic south pole.

6. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the electromagnet or permanent magnet is designed and attached to the tube piston that its displacement in the direction of the tube axis and a rotary movement around the tube axis is possible.

Considered publications:
British Patent Nos. 534,946, 675,766.

1 sheet of drawings